Gli obiettivi principali del miglioramento delle prestazioni sismiche delle condotte idriche sono due: il primo è garantire la capacità di trasporto dell'acqua, prevenendo ampie perdite di pressione idrica e garantendo l'approvvigionamento idrico di impianti antincendio e critici in caso di emergenza; il secondo è ridurre al minimo i danni alla condotta per facilitarne la riparazione rapida. In altre parole, in caso di catastrofi sismiche, un sistema di approvvigionamento idrico dovrebbe avere una maggiore adattabilità.
Prevenire le rotture delle condotte principali dell'acqua è essenziale per il normale funzionamento del sistema di approvvigionamento idrico. Il sistema di tubazioni PE4710 (equivalente al PE100) presenta la più bassa probabilità di rottura e perdita tra tutte le condotte idriche, contribuendo al raggiungimento di tutti gli obiettivi sopra menzionati.
La propagazione delle onde e la deformazione permanente del terreno sono le principali cause di danneggiamento delle condotte interrate. A causa della presenza di forze assiali e sollecitazioni di flessione, il movimento del terreno determina deformazioni assiali e di flessione nella condotta. I materiali con elevata rigidità (elevate sollecitazioni ammissibili) hanno generalmente una limitata capacità di deformazione. I materiali duttili, rappresentati dal polietilene (PE) (basse sollecitazioni ammissibili), presentano una buona capacità di deformazione e tenacità.
La capacità sismica di un sistema di condotte si riflette nella sua adattabilità alle sollecitazioni superficiali. Le scosse sismiche o la propagazione delle onde sismiche possono causare sollecitazioni nel terreno tali da danneggiare anche le condotte più vulnerabili. Fessurazioni di faglia, frane, trasformazione del terreno in fango e il conseguente cedimento e/o espansione laterale, cedimenti e sollevamenti del terreno possono causare maggiori sollecitazioni nel terreno, con conseguenti danni a vaste aree di condotte interrate. La Tabella B-1 elenca i dati relativi alle sollecitazioni del terreno osservati in tutto il mondo a causa delle deformazioni permanenti del terreno.
Tabella B-1 Deformazione del terreno osservata a causa della deformazione permanente del terreno
L'intervallo di deformazione del terreno richiesto per le condotte è compreso tra lo 0,05% e il 4,5%. In un rapporto del 2008 dell'American Electric Power Research Institute, sono state fornite le misurazioni della capacità di deformazione del materiale PE4710. A una temperatura di 10 °C (50 °F), la deformazione di snervamento a trazione media del tubo in PE4710 è del 9,9%, mentre la deformazione di trazione massima media è del 206%. Il tubo in polietilene si muoverà in risposta al movimento del terreno, anziché resistere a carichi che potrebbero causare la rottura di tubi rigidi o fragili. Nella maggior parte degli eventi sismici, il tubo in polietilene ad alta densità (HDPE) saldato si piegherà, ma non si romperà né si separerà (connessione non sigillata), mantenendo così una normale fornitura d'acqua. È opportuno notare che tutti i collegamenti dei tubi in PE con altre strutture, impianti ausiliari e componenti possono essere soggetti a carichi differenziali più elevati. Il collegamento di queste parti deve essere attentamente pianificato e progettato per ridurre il rischio di rottura.
La deformazione a snervamento a trazione del tubo in PE4710 è circa il doppio della deformazione al suolo causata dalla magnitudo massima osservata, e la deformazione massima del PE4710 è oltre 40 volte superiore alla deformazione al suolo di picco. Le prestazioni ottenute mediante calcoli teorici sono coerenti con l'utilizzo di tubazioni in polietilene in caso di terremoto. La condotta di adduzione idrica in HDPE saldata ha funzionato bene durante il terremoto. La Tabella B-2 riporta osservazioni parziali di terremoti passati in Giappone (Omuro e Himono, 2018).
Tabella B-2 Dati osservati durante i terremoti passati in Giappone
È necessario valutare le prestazioni sismiche delle condotte, inclusi tenacità, capacità di deformazione assiale, raggio di curvatura ammissibile, resistenza dei giunti, stabilità e condizioni della conduttura esistente. Numerose esperienze sismiche dimostrano che le condotte principali di adduzione idrica in HDPE, conformi agli standard ASTM, possono mantenere un normale funzionamento nella maggior parte delle condizioni di carico sismico. Quando i requisiti di prestazione sismica della conduttura principale di adduzione idrica sono elevati, si dovrebbe prendere in considerazione l'utilizzo di tubi in HDPE saldati, poiché le prestazioni sismiche dei tubi in HDPE sono più affidabili e possono adattarsi alle diverse sollecitazioni del terreno generate dai terremoti, mantenendo un normale funzionamento.
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Data di pubblicazione: 06-03-2025
