Negli ultimi decenni, il crescente uso di grandi serbatoi cilindrici a parete sottile per lo stoccaggio di carburanti e prodotti petrolchimici ha posto nuove sfide per la sicurezza industriale, specialmente a causa di incidenti legati a esplosioni.
Quindi, qual è il comportamento strutturale di serbatoi di stoccaggio cilindrici in acciaio a parete sottile in condizioni di impatto da esplosione, utilizzando modelli sperimentali e simulazioni numeriche con il software LS-DYNA?
L’analisi parte dalla validazione del modello numerico mediante un esperimento in scala, per poi passare all’applicazione del modello validato ad un prototipo di serbatoio con capacità di 15×10⁴ m³: vengono analizzate diverse condizioni, incluse la variazione del livello interno di liquido, le condizioni di vincolo del fondo del serbatoio e l’intensità della detonazione.
I risultati mostrano che la presenza di liquido all’interno del serbatoio mitiga significativamente il danno strutturale provocato dall’onda d’urto di una esplosione: in particolare, al crescere del livello del liquido, la deformazione delle pareti del serbatoio tende a ridursi, evidenziando una minore energia di deformazione strutturale.
Inoltre, condizioni di vincolo rigide alla base del serbatoio portano a una distribuzione più critica delle sollecitazioni nelle pareti verticali, accentuando il rischio di collasso strutturale rispetto a condizioni di vincolo meno restrittive.
Un aspetto rilevante emerso dallo studio riguarda l’importanza delle travi antivento, strutture originariamente concepite per resistere alle sollecitazioni laterali generate dal vento: tali elementi mostrano una notevole capacità di assorbimento energetico durante gli impatti da esplosione, rappresentando fino al 65% dell’energia totale di deformazione del sistema.
Lo studio suggerisce che, per garantire una migliore sicurezza strutturale di grandi serbatoi cilindrici a parete sottile, è fondamentale considerare nella fase di progettazione non solo le condizioni operative standard ma anche scenari accidentali estremi come le esplosioni: la scelta di condizioni di vincolo più flessibili e il mantenimento di livelli più alti di liquido possono rappresentare strategie efficaci per ridurre sensibilmente i danni in caso di incidenti.
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