Valutazione della sicurezza statica e sismica e progetto di rinforzo di un silo per polveri in tessuto

Flexible silos offer several advantages compared with the more traditional steel silos. In particular, in flexible silos, being the container a no-compression membrane, the well known instability phenomena affecting the steel sheets are avoided. In addition, the supporting structure of flexible silos, usally comprised of steel profiles jointed with one another through non-bolted cuff connections, eases disassembling and reassembling operations, and then possible reorganisations of the industrial layout. However, with regard to the calculation complexity, form finding of membranes and resulting geometric nonlinearities, often combined with mechanical and geometric nonlinearities of the supporting structure, raise issues which must be handled with care. This paper presents a series of numerical analyses carried out on a fabric silo for sugar and flour to be installed into a sesimic zone. Form finding and all sources of nonlinearity were accounted for and two different models were compared to estimate the filling pressure distribution. In one model, normal and tangential pressures on the membrane, and then stress distributions on the supporting structure, were evaluated from the expressions reported by Eurocode 1 – Part 4. In the other model, the pressure distribution was obtained reproducing the contents with solid finite elements connected with the membrane through a suitable frictional interface. This latter model provided a more accurate representation of the filling pressures. In all cases, instability and plasticity of the columns in proximity of the connections with foundation and bracings were obtained. The silo was shown to be adequate for the installation into a site of moderate sesimicity, provided that the more vulnerable parts of the columns are replaced with profiles of increased thickness.

Il silo flessibile in oggetto è un sistema strutturale complesso costituito da un sacco, di capacità 50 m3, in tessuto Trevira ad alta resistenza per lo stoccaggio di farina o zucchero, sostenuto da una struttura metallica in profili laminati a sezione scatolare. L’intelaiatura, realizzata in acciaio S 235 JR e assemblata mediante collegamenti di tipo cuff connection, è alta 8.2 m e misura 3.3 m x 3.3 m in pianta. Al silo sono richieste caratteristiche idonee per l’installazione in zona con PGA pari al valore agS = 0.2g per TR = 475 anni. La presenza di forti non linearità a partire dal form finding della membrana, la cui configurazione dipende dall’entità del riempimento e dalle caratteristiche geotecniche delle polveri, porta ad uno studio per passi della geometria e dei conseguenti profili di pressione agenti. È stato poi realizzato un modello numerico con il quale viene simulata la fase di riempimento con interazione diretta fra contenuto e sacco. In condizioni statiche la capacità della struttura risulta adeguata. La risposta sismica, ottenuta mediante analisi pushover, è tuttavia governata dalla notevole massa del contenuto, che determina l’instabilità del tratto di base delle colonne. Si è proposta pertanto la sostituzione di queste con profili scatolari di egual ingombro, ma spessore maggiore. L’analisi del silo rinforzato non evidenzia alcun fenomeno di instabilità e la curva di capacità termina con il raggiungimento del limite di resistenza del materiale in corrispondenza di un tagliante adeguato al sito di installazione della struttura.