Riassunto analitico
I pali porta antenne sono strutture alte e snelle in acciaio, costituite da un ballatoio nella parte superiore dove vengono posizionate antenne, ricevitori radio, parabole, celle telefoniche. Il palo porta antenne preso in esame è costituito da tre tronchi collegati l’uno con l’altro e da un pennone all’estremità superiore. Ogni tronco ha una diversa altezza e una sezione trasversale che varia in funzione di essa, mentre il pennone presenta una sezione trasversale che si mantiene costante. Le sezioni del palo, secondo i criteri imposti dall’EC3, ricadono nella categoria delle sezioni di classe 4, visto l’elevato rapporto diametro-spessore. Queste ultime hanno il vantaggio di assicurare un buon risparmio economico (visto l’elevato costo del ferro sul mercato), ma allo stesso tempo richiedono uno studio più complesso rispetto alla altre tipologie di sezione nell’effettuare verifiche di resistenza e instabilità. Il palo alla base è saldato a una flangia circolare forata che, a sua volta, si incastra con il terreno attraverso dei tirafondi. Essendo strutture abbastanza alte (altezza in genere maggiore di 30 metri), il vento risulta essere l’azione sollecitante principale. Pertanto, ciò richiede uno studio approfondito per quanto riguarda l’interazione vento-struttura e i fenomeni ad esso associati, quali ad esempio il distacco dei vortici e i fenomeni aeroelastici. Lo scopo di questa tesi è stato lo studio della risposta longitudinale e trasversale di un palo con sezione esadecagonale, sotto l’azione del vento e le relative verifiche di resistenza e instabilità delle sezioni trasversali del palo. Grazie all’utilizzo delle equazioni di equilibrio della statica e della linea elastica sono stati calcolate le azioni statiche causate dal vento sul palo e le deformazioni che esso subisce. In una prima parte, sono state calcolate le sollecitazioni alla base del palo, ovvero il momento e il taglio, causate dall’azione del vento, considerando un periodo di ritorno di 50 anni. Una volta valutato ciò, sono state effettuate delle verifiche di resistenza (a taglio e a momento) alla flangia posta alla base del palo, ipotizzando sia un comportamento plastico che un comportamento di tipo elastico. Successivamente, sono state effettuate delle verifiche di resistenza a pressoflessione e a instabilità di alcune sezioni trasversali del palo in esame. Nell’effettuare le verifiche sono state confrontate due differenti normative: l’Eurocodice, rappresentante la normativa europea, e l’AISI, rappresentante la normativa americana, al fine di valutare i diversi approcci riguardanti lo studio delle sezioni di classe 4. Per verificare la funzionalità della struttura agli stati limite di esercizio, è stata calcolata la resistenza a fatica in termini di numero di cicli resistenti (grazie alle curve di resistenza log(Δσr)-log(N)) confrontandoli con il numero di cicli sollecitanti, riferiti ad un determinato Δσ. Infine, è stato verificato che il fenomeno del distacco dei vortici non portasse ad un comportamento aeroelastico della struttura, confrontando le velocità critiche con quelle del vento e valutando che il numero di Scruton rispettasse i valori indicati dalla CNR-DT 207/2008. Dai risultati ottenuti, per questo tipo di strutture, si può constatare come l’instabilità locale avvenga prima dell’instabilità globale. Questo risulta determinante in quanto influenza la modalità di verifica delle sezioni trasversali. Per quel che riguarda lo stato limite di esercizio, i pali porta antenna non sono mai soggetti a collasso per fatica vista la loro elevata resistenza. Inoltre, per queste tipologie di strutture, essendo leggere e poco smorzate, è stato importante verificare che il distacco alternato dei vortici in risonanza non generasse il fenomeno di lock-in visto che ciò comporterebbe delle oscillazioni molto rilevanti.
|