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Valutazione della sicurezza delle infrastrutture idroelettriche: strumenti per la stima delle conseguenze nell’analisi di rischio e modellazione numerica dell’interazione sismica fluido-struttura

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Valutazione della sicurezza delle infrastrutture idroelettriche: strumenti per la stima delle conseguenze nell’analisi di rischio e modellazione numerica dell’interazione sismica fluido-struttura

È stato sviluppato uno strumento software, FloodRisk, a supporto della valutazione delle conseguenze in termini di decessi e di danni economici causate dal collasso strutturale di una diga. Si è affrontato lo studio della risposta strutturale delle dighe ai terremoti con particolare riferimento alla modellazione dell’interazione dinamica diga-bacino. Entrambe le tematiche sono state oggetto delle attività numeriche svolte da RSE al 12th ICOLD Benchmark Workshop.

La gestione del rischio e il mantenimento in sicurezza ed efficienza del patrimonio esistente di infrastrutture idroelettriche sono problematiche di cruciale importanza in ogni fase del ciclo di vita delle dighe. Le attività condotte hanno riguardato la stima delle conseguenze nell’ambito dell’analisi di rischio e la valutazione della risposta strutturale delle dighe ai terremoti.È stato sviluppato uno strumento software operante in ambiente GIS open-source, FloodRisk, che consente, in un unico ambiente informatico, l’elaborazione di informazioni territoriali e socio economiche, l’integrazione dei risultati di modelli idraulici per la definizione delle aree inondabili e l’impiego di metodologie per la stima delle conseguenze in termini di perdita di vita e di danno economico. Per lo sviluppo di FloodRisk, fra le metodologie disponibili in letteratura, sono state selezionate quelle di applicazione meno complessa per l’utente finale e implementabili con una quantità ragionevole di dati, facilmente reperibili. Lo strumento è stato applicato alla soluzione di due casi-esempio: una ipotetica piena naturale di entità catastrofica di un tratto del fiume Tavo-Saline e l’inondazione da dambreak proposta al 12th ICOLD Benchmark Workshop sull’analisi numerica delle dighe. Le metodologiescelte e lo strumento sviluppato per la loro applicazione consentono valutazioni, a media scala di dettaglio, rapide e consistenti, permettendo il confronto di diverse situazioni e supportando i processi decisionali per il miglioramento delle condizioni di sicurezza.È stato affrontato lo studio della risposta strutturale delle dighe ai terremoti: il rinnovato interesse diricerca per la modellazione dinamica finalizzata agli studi sismici è legato ai maggiori requisiti prestazionali e di sicurezza richiesti alle strutture, anche a livello normativo. La modellazione della riposta di una diga al sisma deve necessariamente tenere conto dell’interazione dinamica della strutturacon l’acqua dell’invaso. Per confrontare i diversi approcci disponibili per simulare l’interazione fluidostruttura, nell’ambito del 12th ICOLD Benchmark Workshop è stato proposto lo studio della risposta strutturale al carico sismico di una grande diga ad arco. RSE ha affrontato il problema propostoavvalendosi del codice proprietario CANT-SD, specifico per le analisi delle dighe e del codice commerciale COMSOL Multiphysics. L’interazione fluido-struttura è stata simulata studiando il sistema accoppiato strutturale-acustico: tale approccio, il più utilizzato nelle odierne pratiche applicazioniassieme ai metodi alle masse aggiunte, consentendo di simulare la comprimibilità del fluido e l’importante fenomeno dell’assorbimento parziale delle onde di pressione ai contorni del dominio fluido,dovrebbe ritenersi necessario in particolare per lo studio delle grandi dighe soggette a carichi sismici considerevoli, quali sono ad esempio quelli richiesti per le verifiche dalle nuove normative in diverseregioni del territorio nazionale.

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