Analisi di condotte sottomarine in fase di varo (Progetto Giovani Ricercatori)

L'analisi dei problemi non lineari rappresenta un settore di grande interesse in ambito strutturale in quanto può spingere la progettazione delle opere a costi economici e sociali sempre più bassi. L'analisi dei problemi di installazione ed esercizio delle condotte sottomarine ne costituisce un esempio poiché gli elevatissimi costi economici e sociali delle realizzazioni, la complessità e la molteplicità delle sollecitazioni in fase di costruzione, posa in opera ed esercizio, così come le difficoltà di ispezione e manutenzione, impongono una particolare attenzione nella valutazione del grado di affidabilità di tali opere. La ricerca si propone di sviluppare una metodologia di calcolo che tenga pienamente conto di alcuni fenomeni di non linearità meccanica e geometrica in fase di varo con successiva redazione di un codice di calcolo automatico. La maggior parte degli studi condotti negli ultimi anni sul comportamento statico e dinamico delle condotte sottomarine nei confronti delle sollecitazioni derivanti sia da azioni esterne (sollecitazioni di varo e moti ondosi) che interne (sollecitazioni connesse al moto dei fluidi convogliati) ha evidenziato la necessità di portare in debito conto la non linearità del comportamento strutturale, non linearità che assume in numerose occasioni un ruolo decisivo nella valutazione delle condizioni di sicurezza dell'opera. Nel caso delle condotte sottomarine la decisa non linearità del comportamento strutturale deriva essenzialmente dalla tendenza della generica sezione ad ovalizzarsi sotto carico per effetto della curvatura flessionale della linea d' asse. Tale curvatura induce le risultanti delle tensioni di trazione e di compressione ad assumere un angolo diverso da zero tra le rispettive direzioni e conseguentemente a dare origine ad una pressione di ovalizzazione che può provocare deformazioni sensibili anche nel caso di pareti di spessore non modesto. Al tempo stesso l' ovalizzazione indotta provoca una riduzione dell' inerzia flessionale della sezione e quest'ultima influenza di ritorno la configurazione della linea d' asse e la relativa curvatura. Tale effetto assume un’importanza fondamentale nelle fasi di varo, dove la configurazione della linea d'asse è determinata dalla geometria del fondale e dalle condizioni di vincolo delle sezioni man mano vincolate alla rampa di varo e presenta quindi una notevole curvatura con sollecitazioni assai superiori a quelle di esercizio e facilmente eccedenti i limiti elastici del materiale. Tale fenomeno ha turbato negli ultimi anni diverse operazioni di varo, rendendo ogni volta necessaria la sostituzione di qualche chilometro di condotta con un aggravio di spesa di numerosi miliardi di lire. Tuttavia, numerosi regolamenti nazionali e internazionali ancora si limitano a prescrivere la semplice applicazione di coefficienti maggiorativi degli sforzi derivanti da analisi strutturali del tipo lineare o semilineare. Inoltre, la sperimentazione numerica già effettuata con alcuni codici di analisi agli elementi finiti di tipo commerciale (ABAQUS, ANSYS), peraltro comunemente adoperati in fase di progettazione da molte società di ingegneria, ha evidenziato sensibili discrepanze con i risultati sperimentali derivanti dalle effettive procedure di varo, tali da evidenziare la necessità di una analisi più approfondita