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.Per la progettazione di linee elettriche aeree una delle condizioni di carico da considerare è quella della formazione di manicotto di ghiaccio sia attorno ai cavi e sia attorno ai profilati del traliccio.
E poi anche il vento agente sulla maggiore superficie determinata dalla presenza del manicotto.
Non sapevo prima di adesso dell'esistenza di diversi tipi di "ghiaccio". C'è il ghiaccio "Glaazed" e c'e' altro tipo di ghiaccio denominato "Rime".
Il problema del manicotto di ghiaccio si pone anche per la progettazione di torri-tralicci per antenne TLC e nasce la questione sulla "misura" del manicotto e sui coefficienti di combinazione da adottare nel caso di presenza di vento e ghiaccio.
Naturalmente DM2008 nulla ci dice in merito.
Propongo qui una raccolta di "spunti" in merito all'argomento e chi possiede il cucchiaio più resistente inizi a spalmare il ghiaccio.
Edited by afazio - 19/3/2015, 11:21Attached Image
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Le altre regioni: 
Notare che secondo questo documento nelle regioni del gruppo 1, si forma il ghiaccio tipo "glazed" con densità maggiore di quello del gruppo precedente e con spessore iniziale inferiore (18 mm contro 20 mm) ma con gradiente maggiore (16/1000 contro i 15/1000)
Per quote inferiori ai 600 m lo spessore caratteristico del manicotto con TR= 50 anni è nullo.
Ecco infine le restanti regioni:
Qui le cose peggiorano, avendosi comunque un manicotto di ghiaccio di 24 mm anche a basse e bassissime quote (pianura padana) e per le quote superiori ai 600 m si ha un maggior gradiente. L'unico fattore positivo è il fatto che in queste regioni il ghiaccio è di tipo "rime" con minore densità, quindi minore peso ma maggiore superficie esposta al vento.
Edited by afazio - 19/3/2015, 11:22. -
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Potete trovare il documento da cui ho stralciato i tre cubetti di ghiaccio al seguente link : Le mappe del ghiaccio
Dopo una ottantina di pagine con elaborazione statistica di dati seguono le pagine di interesse con le mappe.. -
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Non posso essere "tassonomico" e "fiscale" come un reversi, ma forse qualche indicazione operativa spendibile, senza avvitarsi nella ISO 12494, si potrebbe attingere (avendola) dalla EN 50341. 
Ad ogni modo è prassi considerare tout court un manicotto di ghiaccio di 10mm.
Lo so: il ghiaccio può acquistare molte forme e c'è ghiaccio e ghiaccio. Ma facciamo una corteccia di 10 mm.
Su questa corteccia batte il vento.
Ipotizziamo uno SLU in cui il carico variabile dominante sia il vento.
Il vento allora si fattorizza con 1.5.
E il vento sulla corteccia di ghiaccio?
Il ghiaccio è adesso un variabile secondario. Diciamo meglio: il vento sul manicotto di ghiaccio è un secondario.
Premetto che non rammento se conti la quota, ma in questo caso si usa prendere il vento sulla corteccia fattorizzato con
ψ=0.6 e, ovviamente, γ=1.5
Quindi: 1.5*Spinta_Vento_Secco + 0.9*Spinta_Corteccia_Ice
perché 0.6*1.5=0.9.. -
.Non posso essere "tassonomico" e "fiscale" come un reversi, ma forse qualche indicazione operativa spendibile, senza avvitarsi nella ISO 12494, si potrebbe attingere (avendola) dalla EN 50341.
TuCceLLHai?CITAZIONE(IMG:https://i.imgur.com/xkj7dbB.jpg)
Ad ogni modo è prassi considerare tout court un manicotto di ghiaccio di 10mm.
Lo so: il ghiaccio può acquistare molte forme e c'è ghiaccio e ghiaccio. Ma facciamo una corteccia di 10 mm.
Su questa corteccia batte il vento.
Ipotizziamo uno SLU in cui il carico variabile dominante sia il vento.
Il vento allora si fattorizza con 1.5.
E il vento sulla corteccia di ghiaccio?
Il ghiaccio è adesso un variabile secondario. Diciamo meglio: il vento sul manicotto di ghiaccio è un secondario.
Premetto che non rammento se conti la quota, ma in questo caso si usa prendere il vento sulla corteccia fattorizzato con
ψ=0.6 e, ovviamente, γ=1.5
Quindi: 1.5*Spinta_Vento_Secco + 0.9*Spinta_Corteccia_Ice
perché 0.6*1.5=0.9.
Su questo ne possiamo discutere.
Io in questi giorni ho studiato la questione del ghiaccio e secondo quanto ho compreso io si dovrebbe procedere nel modo che segue (poi magari esaminiamo eventuali semplificazioni):
- si stabilisce una classe di ghiaccio che poi si traduce in uno spessore caratteristico e densità a TR=50 anni
quesiti:
supponiamo di trovarci in regione Toscana a 1650 m s.l.m.m, che classe di ghiaccio scegliamo?
e se invece siamo in località della Puglia a 322 m s.l.m.m che classe adottiamo?
e se infine siamo sulle Alpi ?
Valgono sempre i 10 mm di manicotto?
Ritengo proprio di no.
Ok andiamo avanti:
sia per esempio sk=20 mm lo spessore caratteristico che abbiamo scelto che corrisponde ad una classe di ghiaccio G2 con densità 900 kg/m³.
nelle combinazioni col vento insieme al ghiaccio dovremmo considerare due diverse famiglie di combinazioni: la prima in cui il vento è il variabile principale (con ghiaccio secondario) e la seconda in cui i ruoli si invertono (ghiaccio principale e vento secondario).
Poi dovremo ruotare il vento di 45 gradi e ripetere le combinazioni
La prima secondo DM si scriverebbe:
(1.00 oppure 1.30)*G + 1.50*Qv +1.50*ψGH*PGH
La seconda invece sarebbe:
(1.00 oppure 1.30)*G + 1.50*ψWIND*Qv +1.50*PGH
a questo punto sorgono alcuni problemi:
- quanto valgono i coefficienti parziali ψWIND e ψGH
- quale superficie considerare nelle due combinazioni?
Per il primo quesito sembra che il DM contenga la risposta relativamente al vento, ma nulla ci dice relativamente al ghiaccio.
Perché? Evidentemente e semplicemente per il fatto che il DM non si è occupato del ghiaccio e quindi quel ψWIND=0.60 potrebbe essere messo in discussione.
Infatti se andiamo a leggere l'Eurocodice 3.3.1, che invece tratta specificatamente delle torri a traliccio e dei carichi che possono interessarle, vediamo che sono consigliati i valori:
ψWIND=0.5
ψGH=0.5
nelle combinazioni in cui coesistono ghiaccio e vento.
Se poi andiamo a leggere il DAN approvato vediamo che questi valori vengono confermati dall'Italia e che quindi superano le indicazioni del DM2008, dato che in quest'ultimo mancano specifiche in merito alla combinazione vento+ghiaccio.
Per il secondo quesito "quale superficie considerare nelle due combinazioni" la risposta è immediata:
occorre considerare l'effettiva superficie investita e trattandosi di strutture a traliccio occorre considerare un coefficiente di forma pari a 2.80 per tralicci con elementi a spigoli vivi e pari a 2.40 per tralicci con elementi a sezione tubolare ed il tutto per tralicci di tipo "quadrato".
Questo coefficiente per fortuna è identico tra DM e EC3, ma in quest'ultimo vengono riportati i grafici che consentirebbero di applicare un coefficiente inferiore in funzione del grado di riempimento ϕ=Ainv/Atot.
Questo fatto non è banale dato che per coefficienti di riempimento superiori al 20% a fronte di una maggiore superficie investita potremmo ottenere degli sconti proprio dal fattore cp.
D'altra parte se a traliccio asciutto avevamo un ϕ=0.25 a traliccio ghiacciato questo valore cresce potendo superare (e lo supera) il 30%.
Ma adesso non vogliamo fare i farmacisti ed adottiamo cp=2.8 sia asciutto che ghiacciato.
Adesso ci poniamo la domanda:
ma quando c'è il vento caratteristico a TR=50 anni, ci deve essere pure il manicotto caratteristico a TR= 50 anni? E vale la domanda viceversa.
Questa domanda nasce dal fatto che nelle due combinazioni una azione è principale mentre l'altra è secondaria e si aggrovigliano tra loro dato che la seconda determina il valore della prima.
Ed allora vediamo meglio come esplicita le combo l'EC3 (dato che nel DM2008 nulla si dice siamo autorizzati a farvi pieno riferimento)
Ecco. entra in gioco un fattore k definito (ma vedremo che poi non è proprio definito) in altra sezione dello stesso EC3
L'introduzione di questo fattore k io la leggo nel seguente modo:
quando l'azione principale è il ghiaccio, ne consideriamo per intero il peso (moltiplicato poi per il fattore parziale 1.50) e nel contempo, per determinare l'azione del vento come secondario) consideriamo la superficie intera (profilato + manicotto) ma con un vento ridotto di k. Notate che quel k può essere inteso sia come fattore a QW che come fattore all'area che lo determina (e quindi allo spessore del manicotto)
Quando l'azione principale è il vento, per la sua determinazione consideriamo il fattore k che per quanto detto prima può essere pensato anche come fattore riduttivo dell'area, mentre il peso del ghiaccio essendo secondario è affetto solo dal fattore ψGH
Si pone quindi il problema della determinazione di questo fattore k
Edited by afazio - 19/3/2015, 11:31. -
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Andiamo quindi alla caccia del fattore k.
Il rinvio dell'EC3 al punto C.4 terzo punto porta al seguente;
Maledizione, questo non lo sopporto. Adesso sicuramente questo nuovo documento ISO-12494 aprirà altre voragini.
Eccolo il fattore k di cui si parla.
Lo troviamo in Table 27 della ISO-12494 e lo vediamo dipendere dalla classe di ghiaccio scelta
Quest'ultima si differenzia in due gruppi: il gruppo ICG ed il gruppo ICR (acronimi di Ice Class Glaze ed Ice Class Rime).
uhm le cose iniziano a complicarsi dato che a monte dovremmo capire se la nostra zona è gelato al limone o gelato al pistacchio e capire quante cucchiaiate di gelato ci ha messo il gelataio.
Edited by afazio - 19/3/2015, 11:25. -
+2 .
La ISO, e per la verità anche altri documenti che trattano del ghiaccio, distingue due diversi processi che generano la formazione del ghiaccio negli elementi strutturali:
a) precipitation icing;
b) in-cloud icing
e poi distingue la seguente classificazione:
ed infine, tralasciando tutto quello che ci sta nel mezo, raggruppa il tutto in due famiglie di classi:
ICG
ICR
Per la verità quest'ultima tabella non l'ho ben capita, ma aggiungo la seguente altra tabella:
in cui sono individuati alcuni modelli di accumulo del ghiacchio "rime".
Qui da notare che ai fini della valutazione dell'azione da vento ci servirebbe solo lo spessore t.
Il modello di accumulo del ghiaccio tipo "glaze" (che non ho riportato) prevede invece un vero e proprio manicotto che contorna il perimetro del profilato con accrescimenti dello spessore da ogni parte.
Tralascio er adesso le Classi ICR e vediamo solo le classi ICG.
Stabilta la classe abbiamo sia lo spessore del manicotto che la densità che il fattore k.
Avendo scelto G2 avremo spessore s=20 mm e k=0.45.
Ma su quali basi scegliamo la classe?
Ebbene, la classe dovrebbe essere scelta in base ad una mappatura del ghiaccio.. -
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Sarà un caso, ma la settimana scorsa ho dovuto calcolare il mio primo, piccolo, traliccio.
Imbeccato da un ingegnere esperto mi è stata messa la pulce nell'orecchio circa la questione, a me sconosciuta, del ghiaccio.
Il percorso da me svolto coincide con quello di afazio. E mi fa piacere che egli ne parli qui e che dipani i vari quesiti che sono sorti in me dalle poche e fugaci letture dei documenti cui lui fa riferimento e che anche io ho consultato.
Per rendere più chiaro però anche agli altri che leggono e vedono per la prima volta queste tabelle e documenti ritengo opportuno un minimo di 'storia'. Sono tutte cose che afazio ha già detto, ma ritengo utile condensarle.
Il DM2008, così come tutta la precedente normativa italiana non affronta mai e minimamente il problema.
Abbiamo analisi statistiche sofisticate su sisma, vento, neve, ma nulla sul ghiaccio che possa interessare le nostre 'usuali' strutture.
Un riferimento 'autorevole' si trova invece in EC3 parte 3-1 che tratta nello specifico di strutture metalliche quali torri, ciminiere, tralicci. Sarà evidente allora che sulle strutture alte in generale il problema sarà più sentito che non su altre tipologie strutturali.
In EC3, però, sempre come ha detto afazio, i paragrafi che parlano del ghiaccio sono molto 'condensati'. Molto scritti e poco 'formulati'. E soprattutto in EC3 si fa esplicito riferimento per le caratteristiche del ghiaccio che si può formare sulle strutture alla norma ISO 12494 da cui afazio sta tirando fuori tutte queste tabelle.
Da una semplicissima ricerca su google "ISO 12494", si arriva come primo link utile a questo:
https://law.resource.org/pub/et/ibr/et.iso.12494.2001.pdf
Non ho idea se sia lecita la libera divulgazione di tale norma, ma non vedo alcuna restrizione. Si tratta della 'traduzione' in inglese della norma ISO 12494 fatta propria dalla ESA (Ethiopian Standars Agency). La colorata copertina riporta un disclaimer che renderebbe il documento liberamente consultabile. E per questo riporto il link per un eventuale download.
Si tratta di una 50-ina di pagine che vogliono 'congelare' (è proprio il caso di dirlo) lo stato dell'arte sulle conoscenze della formazione di ghiaccio sulle strutture.
Si vede lo sforzo degli estensori della norma di essere più chiari possibili, spiegando i fenomeni fisici alla base della formazione delle concrezioni di ghiaccio sulle strutture, così come gli effetti che tali depositi generano sulla struttura stessa.
In alcune parti si accenna anche agli effetti della caduta dei 'ghiaccioli' dalla struttura stessa e dei possibili pericoli di un simile evento.
E' lo stato dell'arte odierno? Se lo è gli autori sono consci del divenire della conoscenza.
Rimango colpito e quasi commosso nel leggere frasi del tipo: "Forse questo documento non sarà esaustivo e non vi consentirà di calcolare bene gli effetti del ghiaccio sulle strutture. Ma non tenerne conto affatto è peggio che calcolarne gli effetti in maniera imprecisa".
E' la prima volta anche che vedo alla fine del testo, una sorta di manuale all'interno del manuale che spiega come utilizzare il manuale stesso.
Proprio dal manuale del manuale ho capito che l'utilizzo di questa Norma non è possibile.
Infatti il primo passo per cominciare a ragionare è la definizione della "icing class" (ne ha già parlato afazio).
E questa è possibile definirla attraverso 3 distinti metodi, che possono anche essere utilizzati tutti insieme tra loro:
A - Avendo a disposizione esperienze pregresse
B - Modelli meteorologici sul ghiaccio
C - Misure dirette per molti anni
Il documento trovato da afazio, a tal fine, relativo all'Italia, si rivela quindi assai prezioso.
Edited by zax2013 - 19/3/2015, 10:12. -
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Vediamo di capire cosa comporta la formazione di ghiaccio su una struttura.
Innanzitutto è peso che si aggiunge a quello strutturale e portato.
Voi bevitori di aperitivi del venerdì, sapete che i cubetti di ghiaccio galleggiano nel vostro bicchiere. Quindi il ghiaccio è più leggero dei 1000 kg/m³ dell'acqua.
La ISO ci dice che la densità del ghiaccio potrà variare da un minimo di 300 kg/m³ ad un massimo di 900 kg/m³.
Si capisce quindi come la norma faccia specifico riferimento a strutture tutto sommato leggere, come le strutture strallate, i tralicci, linee aeree di funicolari, ecc.
E' su queste infatti che gli effetti del ghiaccio possono comportare il maggior pericolo, potendo anche raddoppiare, se non di più, i 'pesi propri' che la struttura deve sostenere.
Ovviamente questo peso in più modificherà anche il comportamento dinamico in frequenza delle strutture stesse. Con effetti......e chi lo sa?
Ma la cosa importante è che la presenza del ghiaccio sulle strutture, specie se esili, rende le superfici esposte all'azione del vento maggiori di quanto non siano le superfici della struttura 'nuda'.
D'altra parte l'interdipendenza di vento e ghiaccio è quasi scontata. Senza vento non si formerebbe ghiaccio sulle strutture, o se ne formerebbe assai meno, e con il ghiaccio il vento 'preme' di più.
Una cosa importante da sottolineare circa l'interdipendenza vento-ghiaccio (lo ha già fatto afazio, ma penso sia meglio chiarire ancor di più) è che la formazione del ghiaccio 'massimo' non avviene con il vento 'massimo'.
Esistono delle condizioni in cui l'accrescimento del ghiaccio sulle strutture viene agevolato da brezze più leggere di quelle solite con cui calcoliamo gli effetti del vento sulle strutture.
Anzi, i venti 'massimi' non fanno generare i massimi spessori di rivestimento ghiaccio sulle strutture.
Per tal motivo (le formule le ha già scritte afazio) quando si tiene conto della presenza del ghiaccio esiste il fattore riduttivo k della azione del vento. E questo sia che si consideri il vento come azione variabile principale, sia che si consideri il vento come azione variabile secondaria.
Quindi nel caso in cui si voglia considerare l'effetto di vento e ghiaccio su una struttura si dovrà fare riferimento a 3 famiglie di combinazioni:
1) Vento senza ghiaccio
2) Vento principale con ghiaccio secondario
3) Vento secondario con ghiaccio principale
Nei casi 2 e 3 la pressione esercitata dal vento verrà in ogni caso ridotta del fattore k di cui ha già parlato afazio.. -
.Si tratta della 'traduzione' in inglese della norma ISO 12494 fatta propria dalla ESA (Ethiopian Standars Agency).
L'aspetto ilare della cosa è il fatto che noi, cultori della granita, abbiamo dovuto attingere alla Agenzia Normatrice Etiopica che, penso, non trovano il ghiaccio nemmeno nel freezer.. -
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In effetti ragioniamo per stereotipi e con pre-giudizi.
L'Etiopia sta in Africa no? E quindi è lapalissiano che ci sia sempre e soltanto caldo torrido.
Ed invece.....
Acrocoro Etiopico
Geografia dell'Etiopia
Etiopia
Tre link da Wikipedia per inquadrare l'effettivo territorio Etiope.
Parliamo di montagne fino a 4500 m sul livello del mare. Con tanto di altopiani intorno.
Io non penso che ci siano 30° al giorno tutto l'anno.......
Da non dimenticare (seppur nulla ha a che fare con l'argomento del topic) la 'mitica' Rift Valley.. -
.In effetti ragioniamo per stereotipi e con pre-giudizi.
L'Etiopia sta in Africa no? E quindi è lapalissiano che ci sia sempre e soltanto caldo torrido.
Ed invece.....
Acrocoro Etiopico
Geografia dell'Etiopia
Etiopia
Tre link da Wikipedia per inquadrare l'effettivo territorio Etiope.
Parliamo di montagne fino a 4500 m sul livello del mare. Con tanto di altopiani intorno.
Io non penso che ci siano 30° al giorno tutto l'anno.......
Da non dimenticare (seppur nulla ha a che fare con l'argomento del topic) la 'mitica' Rift Valley.
Davvero un belvedere
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+1 .
Ho cercato di capire il modello di accumulo relativamente al ghiaccio tipo "rime" (tradotto letteralmente sarebbe "ghiaccio da brina").
Per comprendere la tabella dei tipi occorre fare riferimento alle specifiche tabelle che riportano i dati per ciascun tipo.
Consideriamo per esempio un profilato a L 100x100x10 con vento spirante a 45° e classe ghiaccio R2
La tabella indica che si forma un accumulo con dimensione L=23 mm, larghezza D=100 mm (quindi non si ha incremento di superficie investita) ed una massa di ghiaccio pari a m=0.9 kg/m
Da notare che l'incremento in larghezza dell'accumulo del ghiaccio si ha solo per i profili più "stretti" mentre all'aumentare della larghezza del profilo non si ha pù incremento in larghezza.
Questo significa che nelle combinazioni con vento le classi ICR non sono significative ai fine della determinazione delle azioni da vento.
Edited by afazio - 19/3/2015, 14:56. -
.
E' interessante vedere come la ISO-12494 combina il vento ed il ghiaccio. 
Considera
- una prima combinazione con vento avente TR=50 anni (low exceedence probability) come principale ed un carico da ghiaccio avente TR=3 anni (high exceedence probability) secondario.
Il fattore φICE (che forse possiamo trovare nella EN 50341 a cui ha fatto riferimento Quattropassi) serve per trasformare i valori caratteristici da 50 a 3 anni
- una seconda combinazione con vento avente TR=3 anni (high exceedence probability) come secondario ed un carico da ghiaccio avente TR=50 anni (low exceedence probability) come principale.
Il fattore φWIND serve per trasformare i valori caratteristici da 50 a 3 anni e per questo possiamo applicare la formula presente nella nostra normativa.
In entrambe le combinazioni, il carico da vento viene moltiplicato per il fattore k e calcolato per la superficie effettivamente investita munita del manicotto "intero".
Ritengo di poter dire che se facciamo riferimento alle combo stabilite in EC3.3.1 che invece non prevedono alcuna riduzione da TR=50 a TR=3 anni per nessuna delle due azioni, e quindi usare tutto il contorno stabilito in EC3 (coefficienti di forma, coefficienti dinamici, coefficienti parziali dei carichi ecc ecc), non possiamo poi passare piè pari alla ISO-12494 a cui siamo pervenuti solo per leggervi il fattore k.
Quindi, niente passaggi tra tempi di ritorno.
Edited by afazio - 19/3/2015, 15:38. -
.- una seconda combinazione con vento avente TR=3 anni (high exceedence probability) come secondario ed un carico da ghiaccio avente TR=50 anni (low exceedence probability) come principale.
Il fattore φWIND serve per trasformare i valori caratteristici da 50 a 3 anni e per questo possiamo applicare la formula presente nella nostra normativa.
Da correggere.....
Aggiungo però che in EC3 si dice esplicitamente che il fattore k vada letto in ISO 12494..
... e come spalmare il ghiaccio? |
