Strutture industriali modularizzate : carichi dinamici nel trasporto via mare

This work is part of a wider research project developed by the “Construction” department of ANIMP (Associazione Nazionale di Impiantistica Industriale) in collaboration with ECI (European Construction Institute); the project’s coordination is performed by ANIMP together with Politecnico di Milano. The project faces both management and structural issues concerning modularization, involving also many chief companies within the industrial off-site construction field. The work fits in the estimation of the loads due to transport, for two purposes: (a) to conduct a comparison with the existing Standards (N&D, DNV) which provide reference values for the accelerations and rotations; (B) comparison with the actions and therefore general stresses that characterize the design of the structure in situ such as wind, seismic and gravity loads. The case study reference is composed of a single rigid body formed by: standard barge, eight modules of the structure of piperacks arranged according usual transport schemes. Dynamic analysis were conducted in relation to sea conditions characteristic of the Korea-Canada route with regular and non-regular waves, calibrated according to the frequency response functions of the system in order to maximize rotations and accelerations of the rigid body. The wave characteristics were retrieved from online databases with return periods of 8 and 100 years. The comparison with the various regulations highlighted: substantial lack of information with regard to the N&D, characterized by high safety coefficients; good organization and comparison values with regard to the DNV. Secondly linear dynamic analysis are conducted on the structure: in the first place only with the time histories of acceleration at the base in all six directions, then with the addition of the rotations of the reference system. Comparisons with the action of wind and earthquake of high intensity confirmed the severity of the actions due to transport: it is certain that the reference values are always a function of the route choice and the seasonal period.

Il lavoro di tesi si colloca all’interno di un progetto di ricerca sviluppato dalla sezione “Construction” di ANIMP (Associazione Nazionale di Impiantistica Industriale) in collaborazione con ECI (European Construction Institute); il coordinamento del progetto è svolto da ANIMP con il Politecnico di Milano. Nel progetto, che prevede la collaborazione tra aziende leader nel campo della costruzione industriale off-site, si affrontano sia tematiche di carattere gestionale, sia argomenti più strettamente legati alla progettazione strutturale. Il lavoro si inserisce nella stima dei carichi da trasporto, per due scopi: (a) condurre un paragone con le Normative esistenti (N&D, DNV) che forniscono valori di riferimento per le accelerazioni e rotazioni; (b) confronto con le azioni e dunque sollecitazioni che caratterizzano la progettazione della struttura in situ quali vento, sisma e carichi gravitazionali. Il case study di riferimento è composto da un unico corpo rigido formato da: chiatta standard, otto moduli della struttura del piperack disposti secondo schema di carico tipo. Si sono condotte analisi dinamiche in relazione a stati di mare caratteristici della rotta di interesse Corea-Canada con onde regolari e non regolari, calibrati secondo le funzioni di risposta in frequenza del sistema in modo da massimizzare rotazioni ed accelerazioni del corpo rigido. Le caratteristiche d’onda si sono recuperate da database online con tempi di ritorno di 8 e 100 anni. Il confronto con le diverse Normative ha evidenziato: sostanziale carenza di informazioni per quanto concerne la N&D, caratterizzata da coefficienti di sicurezza elevati; buona struttura e valori di confronto per quanto concerne la DNV. In secondo luogo si sono condotte analisi dinamiche lineari sulla struttura-tipo: in primo luogo con le sole storie temporali di accelerazione alla base in tutte e sei le direzioni, in secondo con l’aggiunta delle rotazioni del sistema di riferimento. I confronti con le azioni del vento e del sisma di elevata intensità hanno confermato la gravosità delle azioni da trasporto: certo è che i valori di riferimento sono sempre funzione della della rotta scelta e del periodo stagionale.