A Contribution to the Evaluation of Fatigue Damage on Bulk Carriers

La memoria affronta l’analisi dell’adeguatezza strutturale delle navi bulk carrier con riferimento ai carichi dinamici cui sono sottoposte in mare. In effetti molti gravi incidenti che hanno riguardato navi di questo tipo sono apparsi riconducibili a cedimenti maturati per fatica. La morfologia strutturale delle stive di queste navi è infatti ottimizzata per la gestione del carico alla rinfusa e può apparire adeguata quando si considerino carichi agenti staticamente, ma presenta invece serie carenze nei confronti dei carichi ciclici che si manifestano in mare. Tipico in tal senso è il caso della murata di stiva collegante lo scivolo del doppio fondo con la cassa alta: due zone particolarmente rigide sono unite da elementi alquanto più esili. Vari studi, suffragati dalle testimonianze fornite dagli ispettori degli Enti di classificazione, concordano nell’individuare in fenomeni di fatica la responsabilità dei cedimenti strutturali che si verificano in corrispondenza delle squadre di estremità delle costole di stiva. È evidente che rotture a livello di questi punti, qualora non individuate in tempo, possono portare a lacerazioni del fasciame esterno che possono dare esiti catastrofici. Il primo obiettivo dell’indagine sulla rottura a fatica degli elementi strutturali sopra descritti è stato quello di valutare l’entità dei carichi ciclici che su di essi si riversano. In questo lavoro viene in particolare delineata una procedura per la definizione della storia di carico sugli elementi critici che si vogliono esaminare, storia di carico che nella sostanza è l’insieme di tutte le prevedibili variazioni di tensione  ordinate in base al loro numero di ripetizioni N. La definizione di una ragionevole storia di carico per un dettaglio strutturale comporta una indagine estremamente laboriosa che deve partire innanzitutto dall’individuazione del profilo di servizio della nave. Stabilite le condizioni di caricazione e le rotte commerciali si tratterà di calcolare i carichi ciclici d’onda che nei diversi mari interesseranno l’elemento che si intende studiare. Il passo successivo consiste nel mettere a punto una procedura affidabile per calcolare la risposta tensionale della struttura soggetta all’azione del mare ondoso in tutte le condizioni operative ritenute significative in relazione al profilo operativo della nave. La natura stessa del fenomeno ondoso obbliga ad una trattazione statistico-probabilistica che porterà alla definizione di una storia di carico parziale (short-term) espressa in termini di distribuzione di probabilità delle diverse variazioni di tensione in ciascuno stato di mare.