Fondazioni di pannelli fotovoltaici

 

 

Le società specializzate nella produzione di energia rinnovabile hanno individuato nelle regioni fredde del Mondo un ambiente ideale per l’installazione di impianti solari per i seguenti motivi:
– le temperature ottimizzano la resa del pannello fotovoltaico;
– le regioni fredde presentano aree non edificate necessarie all’installazione di impianti estesi.
Tuttavia l’installazione di un palo di piccolo diametro sullo strato superficiale di un terreno soggetto a temperature molto basse può provocare, oltre a cedimenti differenziali in stato di esercizio (SLE) non accettabili per l’impianto, la rottura per stato limite ultimo (SLU) del sistema causando l’espulsione del palo dal terreno.

Tali fenomeni sono strettamente legati al “froste heave” e allo sviluppo di tensioni tangenziali nell’interfaccia palo-terreno definite “adfreezes stress“. I criteri di progettazione  si basano su valutazioni empiriche e sull’esperienza senza un’approfondito  studio sul ruolo svolto dall’accoppiamento termo-idro-meccanico che regola il fenomeno.

In questo lavoro si è affrontato il problema con l’ausilio di simulazioni numeriche termo-idro-meccaniche svolte con un codice di calcolo agli elementi finiti, in grado di prevedere il comportamento dei terreni congelati (Nishimura et al. 2009; Casini et al. 2016).

La prima serie analisi è stata condotta su una colonna di terreno sottoposta a una temperatura a piano campagna pari a -20°C per 30 giorni. Le caratteristiche idrauliche (S) e meccaniche (E) sono state fatte variare in un intervallo di valori tali da rappresentare un’argilla limosa (E3,S3), un limo (E2,S2) e di una sabbia fine (E1,S1), per analizzare il grado di suscettibilità al congelamento in funzione delle diverse caratteristiche idro-meccaniche.

La seconda serie di analisi è stata condotta simulando la presenza di un di palo, immerso in un terreno con caratteristiche intermedie, cui sono state imposte condizioni di temperatura al contorno reali derivate dall’analisi climatica di una località d’esempio del Nord America.

– Profondità di penetrazione del gelo al variare di suzione e rigidezza

– “Frost heave” al variare di suzione e rigidezza