Verifica al galleggiamento di una vasca interrata che funge da riserva idrica antincendio

DOMANDA

È possibile avere un indicazione su come operare una verifica al galleggiamento di una vasca interrata che funge da riserva idrica antincendio.

RISPOSTA

Nel caso di riserve idriche interrate installate in presenza di falda, sia che si tratti di manufatti in cemento armato, sia che si tratti di serbatoi realizzati con lamiere calandrate, la verifica al galleggiamento è di fondamentale importanza, per evitare conseguenze disastrose, come quelle evidenziate nelle fig. 1 e 2.

La spinta della falda, nella quale è immerso il serbatoio tende infatti a contrastare la forza di gravità e a riportare in superficie il manufatto. Come è noto, la forza idrostatica è direttamente proporzionale al volume sommerso dell’oggetto: più è immerso nel liquido, maggiore è la forza idrostatica che agisce su di esso. Tale azione si rileva su qualunque oggetto posto in un fluido, per cui il primo passo per calcolare tale forza dovrebbe sempre essere la valutazione di tale volume.

Ad esempio : per una vasca in c.a. di tipo prefabbricato, con le seguenti dimensioni esterne in pianta 2.5 x 2.6 m e altezza 5 m, interrata in una zona dove la falda risulta essere 0,5 m al di sotto del piano campagna, avremo :

• Volume geometrico = Vg = 2.5 x 2.6 x 5 = 32,50 m³
• Volume immerso = Vi = 2.5 x 2.6 x (5-0,5) = 29,25 m³

La spinta dal basso verso l’alto, calcolata cautelativamente con la vasca completamente vuota, risulta :

Fg = Vi [m³] x densità dell’acqua [kg/m³] x g [m/s²] = 29,25 x 1000 x 9.81   = 286942 N

Il peso della vasca vale circa 24800 [kg] x 9,81 [m/s²] = 243288 N

Il peso del terreno di riporto vale circa 600 [kg] x 9,81 [m/s²] =     5886  N

Per un peso totale Fpt di = 249174 N

Per non avere galleggiamento occorre che : Fpt > Fg x 1,22 (1)

Dove 1,22 è il fattore di sicurezza globale.

Nel nostro caso : 286942 x 1,22 = 350070 N

E quindi la richiesta (1) non è verificata in quanto 249174 < 350070

Per evitare il galleggiamento della riserva idrica, si dovrà quindi prevedere di realizzare una zavorra sul fondo della vasca, avente un peso almeno pari a :

350070 – 249174 = 100896 N

Ad esempio si potrà realizzare un cordolo lungo tutto il perimetro della vasca.

Se, nelle medesime condizioni di presenza di falda,  invece di una vasca in calcestruzzo, prendessimo in considerazione una cisterna in lamiera calandrata,  : con un diametro esterno di 3 m e un volume geometrico di 80 m³. Potremo scrivere :

• Volume geometrico = Vg = 80,00 m³
• Volume immerso = Vi = 76,00 m³

La spinta dal basso verso l’alto, calcolata cautelativamente con la vasca completamente vuota, risulta :

Fg = Vi [m³] x densità dell’acqua [kg/m³] x g [m/s²] = 76,00 x 1000 x 9.81   = 745560 N

Il peso della vasca vale circa 6200 [kg] x 9,81 [m/s²] =   60822 N

Il peso del terreno di riporto vale circa 3000 [kg] x 9,81 [m/s²] = 29430  N

Per un peso totale Fpt di = 90252 N

Per non avere galleggiamento occorre che : Fpt > Fg x 1,22 (1)

Dove 1,22 è il fattore di sicurezza globale.

Nel nostro caso : 745560 x 1,22 = 909827 N

E quindi la richiesta (1) non è verificata in quanto 90252 < 909827

In questo caso per evitare il galleggiamento occorrerà, necessariamente, realizzare una soletta di base. Ad essa, facendo ricorso a degli ancoraggi, andrà fissata saldamente la cisterna.

La soletta di base, dovrà avere un peso almeno pari a : 909827 – 90252 = 819575 N

Il che significa che potrebbe avere dimensioni di base 5 x 14 m e uno spessore di circa 0,45 m. E su di essa andrà ancorata la cisterna in modo da realizzare un tutto monolitico.