applicazione di modelli fem al decommissioning con esplosivo

 

Innocente Porrone

Ing. Civile- IPE Progetti- Torino.

Alberto Goio

Ing. Civile- IPE Progetti- Torino.

 

 

 

ABSTRACT

 

La presente relazione descrive gli studi e le considerazioni fatte per la realizzazione di modelli di calcolo ad elementi finiti che riproducano il decommissionig di strutture in cemento armato abbattute con l’utilizzo di esplosivo.

 

Gli interventi sono stati progettati in modo da aver il minor impatto possibile sulle aree limitrofe e senza incorrere nell’interruzione di servizi.

 

Nello specifico si sono svolte analisi di tipo statico lineare e non lineare anche in regime di transiente dinamico con il software Straus 7.0,effettuate sia su modelli completi che semplificati della struttura, finalizzati a verificare la distribuzione della plasticità, le riserve plastiche del complesso strutturale, e la definizione della deformata nelle fasi transitorie della demolizione.

L’analisi statica non lineare consente di esplorare il comportamento della struttura a livelli deformativi e tensionali superiori ai consueti limiti elastici del materiale tenendo anche conto della non linearità geometrica, degli effetti del second’ordine e del softening  tipico del calcestruzzo.

L’azione degli esplosivi è stata poi simulata eliminando gli elementi strutturali minati in modo da poter apprezzare, effettuato il calcolo, l’andamento della deformazione e il probabile tracciato cinematico della struttura anche considerando gli step di innesco dei vari esplosivi.

 

Si sono poi svolte anche analisi statiche lineari e non lineari su modelli di calcolo che riproducono ogni singola fase della demolizione, per consentire di operari in condizioni di assoluta sicurezza durante tutte le fasi preparatorie della struttura.

1.       Introduzione

I seguenti lavori e i dettagli costruttivi dell’intervento sono stati progettati dalla società di ingegneria IPE progetti di Torino, secondo le vigenti Norme tecniche per le costruzioni - D.M. 14 Gennaio 2008 e seguendo le indicazioni degli Eurocodici 2 , 3, 7ed 8 e dei vari decreti legislativi in materia . Molto utile è risultata l’esperienza accumulata in campo dalla IPE progetti a sostegno di importanti imprese di demolizioni italiane.

 

Le strutture demolite con questa tecnica e riportate come esempio sono le seguenti :

 

-         Punta Perotti-Bari

-         Torri Eur-Roma

-         Edificio terziario - San Giuliano Milanese

-         Torre del Vinavil -Villadossola

2.       Punta Perotti-Bari

Gli edifici oggetto della demolizione rappresentano uno dei più noti ecomostri presenti sul territorio nazionale. Simbolo di un abusivismo selvaggio. Il complesso è composto da due palazzi di 14 piani disposti ortogonalmente alla costa. La massiccia struttura portante in calcestruzzo armato si presenta caratterizzata da possenti strutture a setti portanti costituenti i vani scala. In base ai risultati ottenuti dai calcoli della simulazione del crollo mediante sofisticate analisi a transiente dinamico non lineare ha consentito agli addetti alla sistemazione delle cariche esplosive di stabilire le sequenze di tiro e la configurazione di disposizione dell’esplosivo più adatto affinché si verificasse il crollo con le modalità e le direzioni desiderate. La presenza della principale strada litoranea del capoluogo da un lato e della linea ferroviaria dall’altro a meno di 10 m dal fabbricato rappresentano un vincolo assai delicato che impone una direzione di semiribaltamento limitato ad un’area molto ristretta. E’ risultata  fondamentale la fase di simulazione del crollo per poter prevedere la direzione di caduta più probabile. Il fabbricato inoltre prima di subire le detonazioni è stato preparato mediante indebolimenti localizzati in punti cardine al fine di agevolarne la caduta. In particolare la IPE progetti ha studiato la fase temporanea di preparazione, la disposizione degli esplosivi e la simulazione del crollo.

 

STATO DEI LAVORI: Demolito.

 

Fasi di crollo in cantiere

 

Modellazione crollo

 

3.       Torri Eur-Roma

Il lavoro è stato eseguito in sede di gara indetta dal Comune di Roma per la demolizione di alcune palazzine uffici in zona EUR. La simulazione presentata riguarda il fabbricato Ex sede ENI ed è stata condotta mediante un calcolo a transiente non lineare nel tempo su modello tridimensionale agli elementi finiti. L’esplosione deve generare un meccanismo di semi implosione unita ad un principio di ribaltamento verso un fronte del fabbricato. L’analisi si estende ai primi istanti del crollo considerando 15 sequenze di esplosione generate dai microritardi delle cariche. Il fabbricato presenta una struttura portante a telai in cemento armato disposti su 17 piani con pianta rettangolare e vuoto centrale.

 

STATO DEI LAVORI: Demolito.

 

 

Esplosione 0.32 sec.	Esplosione 0.50 sec.
Esplosione 0.54 sec.	Esplosione 1.0 sec.
Esplosione 1.58 sec.

 

4.       Edificio terziario - San Giuliano Milanese

In analogia con i casi precedentemente illustrati, gli edifici in oggetto della demolizione si presentavano con una massiccia struttura in c.a confinata da setti portanti e vani scala rigidi.

La loro disposizione in pianta a forma di Y necessitava di uno studio del piazzamento delle cariche  esplosive in modo da innescare un meccanismo di semi implosione unita ad un principio di ribaltamento verso il centro della pianta e verso il fronte di ciascun edificio. Anche in questo caso lo studio in transiente dinamico ha permesso di prevedere con accuratezza gli spostamenti degli edifici durante le fasi del crollo.

 

Fasi di crollo in cantiere

 

Modellazione crollo

 

5.       Torre Vinavil – Villadossola

La struttura in oggetto era adibita allo stoccaggio di carburo ed è oggi dismessa. Essa è stata progettata ed edificata nella metà del secolo scorso, ed è situata nelle vicinanze della linea ferroviaria (distanza circa 7.0 m).

Le dimensioni in pianta della stessa sono di circa 32.30 x 15.20 m con il lato maggiore parallelo ai binari. L’edificio, di altezza massima di 43.00 m, è costituito da otto silos disposti su due file di quattro elementi, in posizione decentrata è inserito un montacarichi contenuto all’interno di una scala. Superiormente ai silos è realizzato un volume tecnico. La struttura è interamente realizzata in carpenteria metallica.

Nello specifico si è studiata la fase transitoria ed è stato simulato il crollo con modelli a transiente dinamico e comportamento non lineare.

Dal momento che le  cariche esplosive non possono essere piazzate su elementi in acciaio, esse sono state posizionate su nuovi pilastri in c.a, realizzati in cantiere, a sostegno dei soli silos di valle, controllando dal modello che in tutti gli istanti del crollo i montanti dei serbatoi a monte non si plasticizzino. Il crollo involontario dei serbatoi a monte avrebbe comportato ingenti danni e sospensioni alla rete ferroviaria. Al fine di evitare tale fenomeno si è inserito un tirante in diagonale tra la sommità del montante a monte e la base della colonna frontale; tale elemento ha, inoltre funzione di controvento di struttura per le azioni orizzontali quali quella del vento.

 

 

STATO DEI LAVORI: Demolito.

 

 

Istanti demolizione

IL FILE AVI

 

6.       Bibliografia di riferimento

NAD  (2010). DEMOLIZIONI CIVILI ED INDUSTRIALI, linee guida.Vol I e Vol II

HEOPLI (2008). INGEGNERIA DELLE DEMOLIZIONI Principali tecniche di demolizioni civili