Una condotta interrata è soggetta a carichi verticali costituiti dal peso del terreno di ricoprimento, da eventuali sovraccarichi accidentali e dal peso dell’acqua contenuta, tali carichi tendono ad ovalizzare la condotta.

Il comportamento statico della condotta, rigido o flessibile, dipende dall’interazione tra la condotta ed il terreno ed è, quindi, funzione delle caratteristiche della condotta (dimensioni e materiale), del terreno e della posa.

L’analisi dei carichi è svolta secondo la teoria di Marston & Spangler.

La verifica statica di condotte interrate rigide prevede il calcolo dei carichi ovalizzanti e la verifica allo stato limite ultimo di resistenza. Qualora non sia noto il carico di rottura a schiacciamento della condotta è possibile eseguire una verifica alle tensioni ammissibili (normativa francese Ouvrages d’assainissement. Fascicule n°70).

La verifica statica di condotte interrate flessibili, che può essere svolta con il metodo di Spangler o seguendo le indicazioni della normativa americana ANSI-AWWA C950/88, riguarda il calcolo dei carichi, della inflessione diametrale, della tensione e deformazione massime di flessione e la verifica all’instabilità all’equilibrio elastico (buckling).

E’ possibile eseguire anche la verifica statica di tubazioni in pressione.

Definizione della rigidezza della condotta

coefficiente di elasticità  n=Es/Et(r/s)3

dove

Es = modulo di elasticità del terreno

Et =modulo di elasticità della tubazione

r = raggio medio della tubazione r=(D-s)/2

D = diametro esterno della tubazione

s= spessore della tubazione

Tubazione Rigida - Verifica allo stato limite ultimo di resistenza

1. Determinazione dei carichi: carico dovuto al rinterro, in funzione del tipo di posa, (trincea stretta o larga), sovraccarichi mobili concentrati e distribuiti, carico dovuto alla massa d’acqua contenuta nella condotta, calcolo del carico per pressione idrostatica esterna;
2.  Definizione del coefficiente di posa;
3.  Verifica: Qr/Qt<=Coeff. Sic.

Qr = carico di rottura in trincea

 Qt = risultante dei carichi

 Coeff. Sic. = coefficiente di sicurezza allo schiacciamento, di solito pari a 1.5.

 Tubazione Rigida - Verifica alle tensioni ammissibili

1. Determinazione dei carichi: carico dovuto al rinterro, in funzione del tipo di posa, (trincea stretta o larga), sovraccarichi mobili concentrati e distribuiti, carico dovuto alla massa d’acqua contenuta nella condotta, calcolo del carico per pressione idrostatica esterna;
2.  Valutazione del momento flettente massimo M;
3. Verifica s/s_amm <=Coeff.Sic

 s = 6M/s2

 s_amm = sigma ammissibile

  Coeff. Sic. = coefficiente di sicurezza, di solito pari a 1.5.

Tubazione Flessibile

1.  Determinazione dei carichi: carico dovuto al rinterro, sovraccarichi mobili concentrati e distribuiti, carico dovuto alla massa d’acqua contenuta nella condotta, calcolo del carico per pressione idrostatica esterna;
2.  Calcolo dell’inflessione diametrale verticale:                 Dy=(DeWC+WL)Kxr3/(EtI+0.061KaEsr3)+Da

                 dove:

                 De = fattore di ritardo d’inflessione

                 WC = carico dovuto al rinterro

                 WL = carico mobile

                  Kx = coefficiente di inflessione

                  r = raggio medio della tubazione r=(D-s)/2

                  Et = modulo di elasticità della tubazione

                  I = momento di inerzia

                  Ka, Da = parametri per passare da inflessione media

                  a inflessione massima caratteristica 

                  Es = modulo di elasticità del terreno

                  e verifica  Dy<=Dymax

3.  Verifica: s/ s_lim <=Coeff.Sic

            s = tensione dovuta alla deflessione diametrale

            s_lim = tensione limite ultima

                coeff. Sic. = coefficiente di sicurezza, di solito pari a 1.5.

4.  Verifica: e/ e_lim <=Coeff.Sic

            e= deformazione massima

            e_lim = deformazione limite ultima

                Coeff. Sic. = coefficiente di sicurezza, di solito pari a 1.5

5.  Verifica all’instabilità all’equilibrio elastico (buckling)