studio geotecnico e termico di un impianto geotermico a
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Studio geotecnico e termico di un
impianto geotermico a sonda verticalea bassa entalpia
Rocco Domenico Manzi
Dipartimento ICEACorso di laurea in Ingegneria Civile
Facolta di IngegneriaUniversita degli Studi di Padova
Relatore: Prof. Ing. Marco Favaretti
11 luglio 2012
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Schema del lavoro
1 Premesse
2 Analisi termiche del sottosuolo
3 Analisi termica della fondazione
4 Analisi delle vibrazioni
5 Conclusioni
2 / 38
Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Premesse
Parte I
Obiettivo ambientale e Tecnologia
3 / 38
Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Obiettivo ambientale
⇒ Obiettivo UE 2020
Il 20% della riduzione dei consumi
Il 20% della riduzione delle emissioni
Il 20% di utilizzo delle energie rinnovabili
Dotare un edificio esistente anni ’70 di un impianto SVG
→ Condizioni critiche in fase di riscaldamento (assorbimento)
Parere dei geotermici: distanza della sonda a 2.00m dall’edificio
Obiettivo ⇒ Misurare l’impatto dell’opera geotermica sul costruito
Analisi termica del sottosuolo ⇒ Distribuzione delle temperature:
bordo sonda
bordo fondazione
Analisi termica della fondazione ⇒ Eventuali lesioni
Analisi delle vibrazioni ⇒ Eventuali lesioni
4 / 38
Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Obiettivo ambientale
⇒ Obiettivo UE 2020
Il 20% della riduzione dei consumi
Il 20% della riduzione delle emissioni
Il 20% di utilizzo delle energie rinnovabili
Dotare un edificio esistente anni ’70 di un impianto SVG
→ Condizioni critiche in fase di riscaldamento (assorbimento)
Parere dei geotermici: distanza della sonda a 2.00m dall’edificio
Obiettivo ⇒ Misurare l’impatto dell’opera geotermica sul costruito
Analisi termica del sottosuolo ⇒ Distribuzione delle temperature:
bordo sonda
bordo fondazione
Analisi termica della fondazione ⇒ Eventuali lesioni
Analisi delle vibrazioni ⇒ Eventuali lesioni
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Obiettivo ambientale
⇒ Obiettivo UE 2020
Il 20% della riduzione dei consumi
Il 20% della riduzione delle emissioni
Il 20% di utilizzo delle energie rinnovabili
Dotare un edificio esistente anni ’70 di un impianto SVG
→ Condizioni critiche in fase di riscaldamento (assorbimento)
Parere dei geotermici: distanza della sonda a 2.00m dall’edificio
Obiettivo ⇒ Misurare l’impatto dell’opera geotermica sul costruito
Analisi termica del sottosuolo ⇒ Distribuzione delle temperature:
bordo sonda
bordo fondazione
Analisi termica della fondazione ⇒ Eventuali lesioni
Analisi delle vibrazioni ⇒ Eventuali lesioni
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Obiettivo ambientale
⇒ Obiettivo UE 2020
Il 20% della riduzione dei consumi
Il 20% della riduzione delle emissioni
Il 20% di utilizzo delle energie rinnovabili
Dotare un edificio esistente anni ’70 di un impianto SVG
→ Condizioni critiche in fase di riscaldamento (assorbimento)
Parere dei geotermici: distanza della sonda a 2.00m dall’edificio
Obiettivo ⇒ Misurare l’impatto dell’opera geotermica sul costruito
Analisi termica del sottosuolo ⇒ Distribuzione delle temperature:
bordo sonda
bordo fondazione
Analisi termica della fondazione ⇒ Eventuali lesioni
Analisi delle vibrazioni ⇒ Eventuali lesioni
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Obiettivo ambientale
⇒ Obiettivo UE 2020
Il 20% della riduzione dei consumi
Il 20% della riduzione delle emissioni
Il 20% di utilizzo delle energie rinnovabili
Dotare un edificio esistente anni ’70 di un impianto SVG
→ Condizioni critiche in fase di riscaldamento (assorbimento)
Parere dei geotermici: distanza della sonda a 2.00m dall’edificio
Obiettivo ⇒ Misurare l’impatto dell’opera geotermica sul costruito
Analisi termica del sottosuolo ⇒ Distribuzione delle temperature:
bordo sonda
bordo fondazione
Analisi termica della fondazione ⇒ Eventuali lesioni
Analisi delle vibrazioni ⇒ Eventuali lesioni
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Obiettivo ambientale
⇒ Obiettivo UE 2020
Il 20% della riduzione dei consumi
Il 20% della riduzione delle emissioni
Il 20% di utilizzo delle energie rinnovabili
Dotare un edificio esistente anni ’70 di un impianto SVG
→ Condizioni critiche in fase di riscaldamento (assorbimento)
Parere dei geotermici: distanza della sonda a 2.00m dall’edificio
Obiettivo ⇒ Misurare l’impatto dell’opera geotermica sul costruito
Analisi termica del sottosuolo ⇒ Distribuzione delle temperature:
bordo sonda
bordo fondazione
Analisi termica della fondazione ⇒ Eventuali lesioni
Analisi delle vibrazioni ⇒ Eventuali lesioni
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Obiettivo ambientale
⇒ Obiettivo UE 2020
Il 20% della riduzione dei consumi
Il 20% della riduzione delle emissioni
Il 20% di utilizzo delle energie rinnovabili
Dotare un edificio esistente anni ’70 di un impianto SVG
→ Condizioni critiche in fase di riscaldamento (assorbimento)
Parere dei geotermici: distanza della sonda a 2.00m dall’edificio
Obiettivo ⇒ Misurare l’impatto dell’opera geotermica sul costruito
Analisi termica del sottosuolo ⇒ Distribuzione delle temperature:
bordo sonda
bordo fondazione
Analisi termica della fondazione ⇒ Eventuali lesioni
Analisi delle vibrazioni ⇒ Eventuali lesioni
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Obiettivo ambientale
⇒ Obiettivo UE 2020
Il 20% della riduzione dei consumi
Il 20% della riduzione delle emissioni
Il 20% di utilizzo delle energie rinnovabili
Dotare un edificio esistente anni ’70 di un impianto SVG
→ Condizioni critiche in fase di riscaldamento (assorbimento)
Parere dei geotermici: distanza della sonda a 2.00m dall’edificio
Obiettivo ⇒ Misurare l’impatto dell’opera geotermica sul costruito
Analisi termica del sottosuolo ⇒ Distribuzione delle temperature:
bordo sonda
bordo fondazione
Analisi termica della fondazione ⇒ Eventuali lesioni
Analisi delle vibrazioni ⇒ Eventuali lesioni
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Impianto geotermico verticale
Figure: Schema di assorbimento del calore dal terreno
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Schema di funzionamento impianto
Figure: Schema di assorbimento del calore dal terreno 6 / 38
Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Scheda tecnica della macchina perforatrice
Caratteristiche tecniche
diametro massimo del tubo: 7 inch, minimo 2 inch
pressione del fango: 40 bar
passaggio libero:150 bar
capacita di carico: 500 kN
prestazioni rotary
I a marcia, 31.580 Nm, 0-45 rpm
II a marcia, 16.600 Nm, 0-85 rpm
III a marcia, 4.150 Nm, 0-340 rpm
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Scheda tecnica della macchina perforatrice
Caratteristiche tecniche
diametro massimo del tubo: 7 inch, minimo 2 inch
pressione del fango: 40 bar
passaggio libero:150 bar
capacita di carico: 500 kN
prestazioni rotary
I a marcia, 31.580 Nm, 0-45 rpm
II a marcia, 16.600 Nm, 0-85 rpm
III a marcia, 4.150 Nm, 0-340 rpm
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Scheda tecnica della macchina perforatrice
Caratteristiche tecniche
diametro massimo del tubo: 7 inch, minimo 2 inch
pressione del fango: 40 bar
passaggio libero:150 bar
capacita di carico: 500 kN
prestazioni rotary
I a marcia, 31.580 Nm, 0-45 rpm
II a marcia, 16.600 Nm, 0-85 rpm
III a marcia, 4.150 Nm, 0-340 rpm
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Scheda tecnica della macchina perforatrice
Caratteristiche tecniche
diametro massimo del tubo: 7 inch, minimo 2 inch
pressione del fango: 40 bar
passaggio libero:150 bar
capacita di carico: 500 kN
prestazioni rotary
I a marcia, 31.580 Nm, 0-45 rpm
II a marcia, 16.600 Nm, 0-85 rpm
III a marcia, 4.150 Nm, 0-340 rpm
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Scheda tecnica della macchina perforatrice
Caratteristiche tecniche
diametro massimo del tubo: 7 inch, minimo 2 inch
pressione del fango: 40 bar
passaggio libero:150 bar
capacita di carico: 500 kN
prestazioni rotary
I a marcia, 31.580 Nm, 0-45 rpm
II a marcia, 16.600 Nm, 0-85 rpm
III a marcia, 4.150 Nm, 0-340 rpm
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Scheda tecnica della macchina perforatrice
Caratteristiche tecniche
diametro massimo del tubo: 7 inch, minimo 2 inch
pressione del fango: 40 bar
passaggio libero:150 bar
capacita di carico: 500 kN
prestazioni rotary
I a marcia, 31.580 Nm, 0-45 rpm
II a marcia, 16.600 Nm, 0-85 rpm
III a marcia, 4.150 Nm, 0-340 rpm
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Scheda tecnica della macchina perforatrice
Caratteristiche tecniche
diametro massimo del tubo: 7 inch, minimo 2 inch
pressione del fango: 40 bar
passaggio libero:150 bar
capacita di carico: 500 kN
prestazioni rotary
I a marcia, 31.580 Nm, 0-45 rpm
II a marcia, 16.600 Nm, 0-85 rpm
III a marcia, 4.150 Nm, 0-340 rpm
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Tecniche di perforazioni di piccolo diametro
Principio di funzionamento delle circolazione diretta
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Impatto termico e geotecnico
Parte II
Dati di input
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Impatto termico e geotecnico
Parte II
Dati di input
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Classe energetica CasaClima
Certificazione CasaClima. Dividendo per 10 =litri/m2 anno di gasolio
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Fabbisogno energetico edificio
area: A= 150m2
fabbisogno unitario: FU = 120kWh/m2 annui secondo lacertificazione CasaClima
ore di funzionamento dell’impianto: OEF = 1800ore
Fabbisogno istantaneo
soluzione 1 (2000 classe E)
FI =FU · A
OEF=
120 · 150
1800= 10kW
soluzione 2 (1970 classe A)
FI = α · V = 26 · 405 = 10.5kW
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Fabbisogno energetico edificio
area: A= 150m2
fabbisogno unitario: FU = 120kWh/m2 annui secondo lacertificazione CasaClima
ore di funzionamento dell’impianto: OEF = 1800ore
Fabbisogno istantaneo
soluzione 1 (2000 classe E)
FI =FU · A
OEF=
120 · 150
1800= 10kW
soluzione 2 (1970 classe A)
FI = α · V = 26 · 405 = 10.5kW
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Fabbisogno energetico edificio
area: A= 150m2
fabbisogno unitario: FU = 120kWh/m2 annui secondo lacertificazione CasaClima
ore di funzionamento dell’impianto: OEF = 1800ore
Fabbisogno istantaneo
soluzione 1 (2000 classe E)
FI =FU · A
OEF=
120 · 150
1800= 10kW
soluzione 2 (1970 classe A)
FI = α · V = 26 · 405 = 10.5kW
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Fabbisogno energetico edificio
area: A= 150m2
fabbisogno unitario: FU = 120kWh/m2 annui secondo lacertificazione CasaClima
ore di funzionamento dell’impianto: OEF = 1800ore
Fabbisogno istantaneo
soluzione 1 (2000 classe E)
FI =FU · A
OEF=
120 · 150
1800= 10kW
soluzione 2 (1970 classe A)
FI = α · V = 26 · 405 = 10.5kW
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Fabbisogno energetico edificio
area: A= 150m2
fabbisogno unitario: FU = 120kWh/m2 annui secondo lacertificazione CasaClima
ore di funzionamento dell’impianto: OEF = 1800ore
Fabbisogno istantaneo
soluzione 1 (2000 classe E)
FI =FU · A
OEF=
120 · 150
1800= 10kW
soluzione 2 (1970 classe A)
FI = α · V = 26 · 405 = 10.5kW
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Carico termico
quantita di calore assorbito istantaneo:
FI = −QAI = 10kW
resa termica media del terreno:
RT = 30m/kW
lunghezza unitaria della sonda:
LU = 150m
Lunghezza totale sonde:
LT = RT · |QAI | = 30 · 10 = 300m
numero di sonde:
NS =LT
LU=
300
150= 2
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Carico termico
quantita di calore assorbito istantaneo:
FI = −QAI = 10kW
resa termica media del terreno:
RT = 30m/kW
lunghezza unitaria della sonda:
LU = 150m
Lunghezza totale sonde:
LT = RT · |QAI | = 30 · 10 = 300m
numero di sonde:
NS =LT
LU=
300
150= 2
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Carico termico
quantita di calore assorbito istantaneo:
FI = −QAI = 10kW
resa termica media del terreno:
RT = 30m/kW
lunghezza unitaria della sonda:
LU = 150m
Lunghezza totale sonde:
LT = RT · |QAI | = 30 · 10 = 300m
numero di sonde:
NS =LT
LU=
300
150= 2
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Carico termico
quantita di calore assorbito istantaneo:
FI = −QAI = 10kW
resa termica media del terreno:
RT = 30m/kW
lunghezza unitaria della sonda:
LU = 150m
Lunghezza totale sonde:
LT = RT · |QAI | = 30 · 10 = 300m
numero di sonde:
NS =LT
LU=
300
150= 2
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Carico termico
quantita di calore assorbito istantaneo:
FI = −QAI = 10kW
resa termica media del terreno:
RT = 30m/kW
lunghezza unitaria della sonda:
LU = 150m
Lunghezza totale sonde:
LT = RT · |QAI | = 30 · 10 = 300m
numero di sonde:
NS =LT
LU=
300
150= 2
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
potenza unitaria assorbita −→ input modello FEM
q =QAI
LU=
10500
150= 70W /m
differenza di temperatura all’interno sonda
Tb − Tf = q Rb = 70 · 0.12 = 8.4◦C
riduzione della temperatura nell’ interfaccia terreno-sonda
Tb = q Rb + Tf = 8.4− 2 = 6.4◦C
dai profili termici la Tmedia=6◦ C sul piano di fondazione
possibile congelamento del terreno ( in quale regione del dominio? ) →analisi FEM
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Profili termici
1 ANNO
2 MESE
3 SETTIMANA
4 GIORNO
Temperature piano fondazione (−1.50m)
profondita anno mese di gennaio giorno[m] [giorni] [giorni] [ore]-1.50 6.45 8.84 9.78
Dati termici terreno Loreggia PD
T0 = 15.1◦CdT0 = 13◦Ct0 = 10 giornia = 1.38 · 10−6m2/s
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Profili termici
1 ANNO
2 MESE
3 SETTIMANA
4 GIORNO
Temperature piano fondazione (−1.50m)
profondita anno mese di gennaio giorno[m] [giorni] [giorni] [ore]-1.50 6.45 8.84 9.78
Dati termici terreno Loreggia PD
T0 = 15.1◦CdT0 = 13◦Ct0 = 10 giornia = 1.38 · 10−6m2/s
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Profili termici
1 ANNO
2 MESE
3 SETTIMANA
4 GIORNO
Temperature piano fondazione (−1.50m)
profondita anno mese di gennaio giorno[m] [giorni] [giorni] [ore]-1.50 6.45 8.84 9.78
Dati termici terreno Loreggia PD
T0 = 15.1◦CdT0 = 13◦Ct0 = 10 giornia = 1.38 · 10−6m2/s
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Profili termici
1 ANNO
2 MESE
3 SETTIMANA
4 GIORNO
Temperature piano fondazione (−1.50m)
profondita anno mese di gennaio giorno[m] [giorni] [giorni] [ore]-1.50 6.45 8.84 9.78
Dati termici terreno Loreggia PD
T0 = 15.1◦CdT0 = 13◦Ct0 = 10 giornia = 1.38 · 10−6m2/s
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Grafici termici
0 5 10 15 20 25 30 35 40−30
−25
−20
−15
−10
−5
0
temperatura [°C]
pro
fon
dità
Profilo della temperatura nel sotosuolo
gennaiolugliop−fonda
0 50 100 150 200 250 300 350−10
0
10
20
30
40
giorni l’anno
tem
pe
ratu
ra [°C
]
Profilo della temperatura nel sotosuolo
0.00
1.503.00
8.00
0.00 m1.50 m3.00 m8.00 m20.00 m30.00 m
0 5 10 15 20 25 30−10
−5
0
5
10
15
20
25
30
giorni in un mese
tem
pe
ratu
ra [°C
]
Profilo della temperatura nel sotosuolo nel mese di gennaio
0.00
1.503.00
8.0020.00
30.00
0.00 m1.50 m3.00 m8.00 m20.00 m30.00 m
0 5 10 15 20−10
0
10
20
30
40
24ore
tem
pe
ratu
ra [°C
]
Profilo della temperatura nel sotosuolo
0.00
0.15 0.30 0.80
0.00 m0.15 m0.30 m0.80 m1.50 m3.00 m
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Equazione generale della conduzione
∂
∂x
(
k∂T
∂x
)
+∂
∂y
(
k∂T
∂y
)
+∂
∂z
(
k∂T
∂z
)
+ q = ρc∂T
∂τ(1)
∇(k∇T ) + q = ρc∂T
∂τ(2)
Soluzione equazione conduzione
T (z , t) = T0 + dT0 · e−
z
δ cos[
w(t − t0)−z
δ
]
, (3)
T (z , t) temperatura del terreno [◦C] alla profondita z[m] e al tempo t[s];T0 temperatura media del terreno ;dT0 variazione dell’ampiezza dell’onda di calore in superficie;t0 tempo per il quale la temperatura resta massima in superficie [s];
δ =√
2aw
=√
aT
πprofondita di penetrazione [m];
T periodo dell’onda di calore [s];w = 2π
Tfrequenza dell’onda s−1;
a diffusivita termica del mezzo a = λρc
m2/s.16 / 38
Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Analisi f.e.m.
Parte III
Analisi termiche e vibratorie
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Analisi f.e.m.
Parte III
Analisi termiche e vibratorie
17 / 38
Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Modello Fem
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Particolare modello sonda-terreno-fondazione
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Analisi termiche del sottosuolo
INPUT
1 TEMPERATURA ESTERNA
2 TEMPERATURA DEL SOTTOSUOLO ⇒ profili termici
3 STRATIGRAFIA ⇒ proprieta termiche4 ASSORBIMENTO DEL CALORE W/m
Proprieta termiche del terreno ⇒ rese termiche
5 FABBISOGNO ENERGETICO
OUTPUT SENZA FALDA/CON FALDA⇒ GRAFICI
1 ANDAMENTO TERMICO SUL BORDO DELLA SONDA
2 ANDAMENTO TERMICO SUL BORDO DELLA FONDAZIONE
3 ANDAMENTO DEL GRADIENTE TERMICO
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Analisi termiche del sottosuolo
INPUT
1 TEMPERATURA ESTERNA
2 TEMPERATURA DEL SOTTOSUOLO ⇒ profili termici
3 STRATIGRAFIA ⇒ proprieta termiche4 ASSORBIMENTO DEL CALORE W/m
Proprieta termiche del terreno ⇒ rese termiche
5 FABBISOGNO ENERGETICO
OUTPUT SENZA FALDA/CON FALDA⇒ GRAFICI
1 ANDAMENTO TERMICO SUL BORDO DELLA SONDA
2 ANDAMENTO TERMICO SUL BORDO DELLA FONDAZIONE
3 ANDAMENTO DEL GRADIENTE TERMICO
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Analisi termiche del sottosuolo
INPUT
1 TEMPERATURA ESTERNA
2 TEMPERATURA DEL SOTTOSUOLO ⇒ profili termici
3 STRATIGRAFIA ⇒ proprieta termiche4 ASSORBIMENTO DEL CALORE W/m
Proprieta termiche del terreno ⇒ rese termiche
5 FABBISOGNO ENERGETICO
OUTPUT SENZA FALDA/CON FALDA⇒ GRAFICI
1 ANDAMENTO TERMICO SUL BORDO DELLA SONDA
2 ANDAMENTO TERMICO SUL BORDO DELLA FONDAZIONE
3 ANDAMENTO DEL GRADIENTE TERMICO
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Analisi termiche del sottosuolo
INPUT
1 TEMPERATURA ESTERNA
2 TEMPERATURA DEL SOTTOSUOLO ⇒ profili termici
3 STRATIGRAFIA ⇒ proprieta termiche4 ASSORBIMENTO DEL CALORE W/m
Proprieta termiche del terreno ⇒ rese termiche
5 FABBISOGNO ENERGETICO
OUTPUT SENZA FALDA/CON FALDA⇒ GRAFICI
1 ANDAMENTO TERMICO SUL BORDO DELLA SONDA
2 ANDAMENTO TERMICO SUL BORDO DELLA FONDAZIONE
3 ANDAMENTO DEL GRADIENTE TERMICO
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
GRAFICI (senza falda)
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
GRAFICI (con falda)
22 / 38
Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
STRATIGRAFIA⇒senza falda/con falda
23 / 38
Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Analisi termica della fondazione
INPUT
⇒ I VALORI TERMICI DELL’ANALISI INIZIALE INSERITI NELMODELLO FONDAZIONE (analisi separata)
OTUPUT
1 GRAFICO DELLE TENSIONI LUNGO IL BORDO DELLAFONDAZIONE
2 DILATAZIONI LUNGO IL BORDO DELLA FONDAZIONE(longitudinale)
3 DILATAZIONI LUNGO IL BORDO DELLA FONDAZIONE(trasversale)
STRESS-TERMICO
⇒ Confronto delle tensioni stress-termiche con le tensioni SLE delcalcestruzzo
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Analisi termica della fondazione
INPUT
⇒ I VALORI TERMICI DELL’ANALISI INIZIALE INSERITI NELMODELLO FONDAZIONE (analisi separata)
OTUPUT
1 GRAFICO DELLE TENSIONI LUNGO IL BORDO DELLAFONDAZIONE
2 DILATAZIONI LUNGO IL BORDO DELLA FONDAZIONE(longitudinale)
3 DILATAZIONI LUNGO IL BORDO DELLA FONDAZIONE(trasversale)
STRESS-TERMICO
⇒ Confronto delle tensioni stress-termiche con le tensioni SLE delcalcestruzzo
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Analisi termica della fondazione
INPUT
⇒ I VALORI TERMICI DELL’ANALISI INIZIALE INSERITI NELMODELLO FONDAZIONE (analisi separata)
OTUPUT
1 GRAFICO DELLE TENSIONI LUNGO IL BORDO DELLAFONDAZIONE
2 DILATAZIONI LUNGO IL BORDO DELLA FONDAZIONE(longitudinale)
3 DILATAZIONI LUNGO IL BORDO DELLA FONDAZIONE(trasversale)
STRESS-TERMICO
⇒ Confronto delle tensioni stress-termiche con le tensioni SLE delcalcestruzzo
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
STRESS-TERMICO-grafici
⇒ Sviluppo delle tensioni come conseguenza di variazioni termiche⇒ σc,max ≤ 0.45fck = 0.45 · 20/25 = 9/11.25MPa
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Modello 3D vibrazioni
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
INPUT
1 Pressione dei fanghi ⇒ 40bar
2 Carico verticale della macchina perforatrice ⇒ 500kN
3 Frequenze della macchina perforatrice1a marcia 2a marcia 3a marcia0.74Hz 1.42Hz 5.67Hz
OUTPUT
1 Spostamenti
2 Accelerazioni ⇒ Conseguenze sull’edificio
3 Velocita
4 Pressioni
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
INPUT
1 Pressione dei fanghi ⇒ 40bar
2 Carico verticale della macchina perforatrice ⇒ 500kN
3 Frequenze della macchina perforatrice1a marcia 2a marcia 3a marcia0.74Hz 1.42Hz 5.67Hz
OUTPUT
1 Spostamenti
2 Accelerazioni ⇒ Conseguenze sull’edificio
3 Velocita
4 Pressioni
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
INPUT
1 Pressione dei fanghi ⇒ 40bar
2 Carico verticale della macchina perforatrice ⇒ 500kN
3 Frequenze della macchina perforatrice1a marcia 2a marcia 3a marcia0.74Hz 1.42Hz 5.67Hz
OUTPUT
1 Spostamenti
2 Accelerazioni ⇒ Conseguenze sull’edificio
3 Velocita
4 Pressioni
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Grafico delle accelerazioni⇒ Terreno E=20/60MPa
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Coefficiente energetico CE
CE =a2
f 2
= 16π4 · f 2 · w 2a
(4)
Stima distanza di perforazione Ey=20MPa
d [m] CE [m2/s2] a[mm/s2] wa[cm] valutazione< 0.20 1.12 6.0 0.47 pericolo strutturale< 0.60 0.12 2.0 0.15 pericolo strutturale> 1.20 0.03 1.0 0.08 molto fastidioso> 1.50 0.02 0.8 0.06 molto fastidioso
Stima distanza di perforazione Ey=60MPa
d [m] CE [m2/s2] a[mm/s2] wa[cm] valutazione0.50 0.02 0.8 0.06 molto fastidioso1.00 0.005 0.4 0.03 fastidioso
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Stima distanza perforazione: confronto Ey=20/60MPa
d [m] Ey = 60[MPa] Ey = 20[MPa] giudiziowa[cm]
0.50 0.06 0.47 accettabile / non accettabile1.00 0.03 0.15 accettabile / non accettabile> 1.00 0.02 0.08 accettabile / accettabile> 1.20 0.01 0.06 accettabile / accettabile
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Impatto termico
SUL BORDO FONDAZIONE E NULLO: TENSIONI < TENSIONIESERCIZIO
SUL BORDO SONDA: ELEVATO CON IMPIANTOSOTTODIMENSIONATO
APPROFONDIRE L’IMPATTO DEL GRADIENTE TERMICO:POSSIBILE VARIAZIONE UMIDITA
Stima della distanza di perforazione
d = 0 Se trascuriamo il gradiente termico
d > 4m → In assenza di falda il gradiente termico si stabilizza
d < 4m → In presenza di falda il gradiente termico si stabilizza
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Impatto termico
SUL BORDO FONDAZIONE E NULLO: TENSIONI < TENSIONIESERCIZIO
SUL BORDO SONDA: ELEVATO CON IMPIANTOSOTTODIMENSIONATO
APPROFONDIRE L’IMPATTO DEL GRADIENTE TERMICO:POSSIBILE VARIAZIONE UMIDITA
Stima della distanza di perforazione
d = 0 Se trascuriamo il gradiente termico
d > 4m → In assenza di falda il gradiente termico si stabilizza
d < 4m → In presenza di falda il gradiente termico si stabilizza
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Impatto termico
SUL BORDO FONDAZIONE E NULLO: TENSIONI < TENSIONIESERCIZIO
SUL BORDO SONDA: ELEVATO CON IMPIANTOSOTTODIMENSIONATO
APPROFONDIRE L’IMPATTO DEL GRADIENTE TERMICO:POSSIBILE VARIAZIONE UMIDITA
Stima della distanza di perforazione
d = 0 Se trascuriamo il gradiente termico
d > 4m → In assenza di falda il gradiente termico si stabilizza
d < 4m → In presenza di falda il gradiente termico si stabilizza
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Impatto termico
SUL BORDO FONDAZIONE E NULLO: TENSIONI < TENSIONIESERCIZIO
SUL BORDO SONDA: ELEVATO CON IMPIANTOSOTTODIMENSIONATO
APPROFONDIRE L’IMPATTO DEL GRADIENTE TERMICO:POSSIBILE VARIAZIONE UMIDITA
Stima della distanza di perforazione
d = 0 Se trascuriamo il gradiente termico
d > 4m → In assenza di falda il gradiente termico si stabilizza
d < 4m → In presenza di falda il gradiente termico si stabilizza
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Impatto termico
SUL BORDO FONDAZIONE E NULLO: TENSIONI < TENSIONIESERCIZIO
SUL BORDO SONDA: ELEVATO CON IMPIANTOSOTTODIMENSIONATO
APPROFONDIRE L’IMPATTO DEL GRADIENTE TERMICO:POSSIBILE VARIAZIONE UMIDITA
Stima della distanza di perforazione
d = 0 Se trascuriamo il gradiente termico
d > 4m → In assenza di falda il gradiente termico si stabilizza
d < 4m → In presenza di falda il gradiente termico si stabilizza
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Impatto termico
SUL BORDO FONDAZIONE E NULLO: TENSIONI < TENSIONIESERCIZIO
SUL BORDO SONDA: ELEVATO CON IMPIANTOSOTTODIMENSIONATO
APPROFONDIRE L’IMPATTO DEL GRADIENTE TERMICO:POSSIBILE VARIAZIONE UMIDITA
Stima della distanza di perforazione
d = 0 Se trascuriamo il gradiente termico
d > 4m → In assenza di falda il gradiente termico si stabilizza
d < 4m → In presenza di falda il gradiente termico si stabilizza
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Impatto delle vibrazioni
E = 20MPa → d > 1.50m
E = 60MPa → d = 0.50m
Stima della distanza di progetto
dp = funzione(q; E−1; frequenza; carico verticale; pressione fanghi)
USARE I GRAFICI (Cestelli Guidi) DI CONFRONTO
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Impatto delle vibrazioni
E = 20MPa → d > 1.50m
E = 60MPa → d = 0.50m
Stima della distanza di progetto
dp = funzione(q; E−1; frequenza; carico verticale; pressione fanghi)
USARE I GRAFICI (Cestelli Guidi) DI CONFRONTO
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Impatto delle vibrazioni
E = 20MPa → d > 1.50m
E = 60MPa → d = 0.50m
Stima della distanza di progetto
dp = funzione(q; E−1; frequenza; carico verticale; pressione fanghi)
USARE I GRAFICI (Cestelli Guidi) DI CONFRONTO
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Impatto delle vibrazioni
E = 20MPa → d > 1.50m
E = 60MPa → d = 0.50m
Stima della distanza di progetto
dp = funzione(q; E−1; frequenza; carico verticale; pressione fanghi)
USARE I GRAFICI (Cestelli Guidi) DI CONFRONTO
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
GRAZIE PER L’ATTENZIONE!
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Grafici di riferimento (Cestelli Guidi)
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Grafici spostamenti ⇒ Terreno E=20/60MPa
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Grafici tensioni ⇒ Terreno E=20/60MPa
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Grafico delle velocita ⇒ Terreno E=20/60MPa
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Premesse Analisi termiche del sottosuolo Analisi termica della fondazione Analisi delle vibrazioni Conclusioni
Tabella materiali nell’analisi FEM
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