Gli obiettivi principali del miglioramento della resistenza sismica delle condotte idriche sono due: il primo è garantire la capacità di trasmissione dell'acqua, prevenendo perdite di pressione su vasta scala e potendo così rifornire d'acqua i servizi antincendio e le infrastrutture critiche in caso di emergenza; il secondo è ridurre al minimo i danni alla condotta per facilitarne una rapida riparazione. In altre parole, in caso di calamità sismiche, un sistema di approvvigionamento idrico deve possedere una maggiore capacità di adattamento.
Prevenire le rotture delle condotte idriche è fondamentale per garantire il normale funzionamento del sistema di approvvigionamento idrico. Il sistema di tubazioni PE4710 (equivalente a PE100) presenta la più bassa probabilità di rottura e perdita rispetto a qualsiasi altra tubazione, contribuendo al raggiungimento di tutti gli obiettivi sopracitati.
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, i movimenti del terreno provocano deformazioni assiali e di flessione nella condotta. I materiali con elevata rigidità (elevata sollecitazione ammissibile) hanno generalmente una capacità di deformazione limitata. I materiali duttili, rappresentati dal polietilene (PE) (bassa sollecitazione ammissibile), presentano una buona capacità di deformazione e tenacità.
La resistenza sismica di un sistema di condotte si riflette nella sua capacità di adattamento alle sollecitazioni superficiali. Le scosse sismiche o la propagazione delle onde sismiche possono causare deformazioni nel terreno sufficienti a danneggiare anche le condotte più vulnerabili. Fessurazioni, frane, trasformazione del terreno in fango e conseguente assestamento e/o espansione laterale, subsidenza e sollevamento 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 nel terreno osservate in tutto il mondo a causa di 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 a trazione ultima 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 a tenuta), mantenendo così un normale approvvigionamento idrico. Va notato 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 di snervamento a trazione del tubo in PE4710 è circa il doppio della deformazione del terreno causata dalla magnitudo massima osservata, e la deformazione ultima del PE4710 è più di 40 volte superiore alla deformazione di picco del terreno. Le prestazioni ottenute tramite calcolo teorico sono coerenti con l'utilizzo di condotte in polietilene in caso di terremoto. La condotta di approvvigionamento idrico saldata in HDPE ha resistito bene al 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
Le prestazioni sismiche delle condotte devono essere valutate, includendo tenacità, capacità di deformazione assiale, raggio di curvatura ammissibile, resistenza dei giunti, stabilità e condizioni esistenti della condotta. Numerose esperienze sismiche dimostrano che le condotte principali di approvvigionamento idrico in HDPE conformi agli standard ASTM possono mantenere il normale funzionamento nella maggior parte delle condizioni di carico sismico. Quando i requisiti di prestazione sismica della condotta principale di approvvigionamento idrico sono elevati, è opportuno considerare l'utilizzo di tubi in HDPE saldati, poiché le prestazioni sismiche dei tubi in HDPE sono più affidabili e questi possono adattarsi alle diverse deformazioni del terreno generate dai terremoti, mantenendo il normale funzionamento.
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Data di pubblicazione: 6 marzo 2025
