BANCHINE A PROVA D’URTO

La differenza dei danni provocati da un Tir a strutture non pensate per sopportare l’urto e quelli causati dalla nave a una banchina pensata per il rischio urto e collisione

Se a sopportare l’urto non è una banchina i danni sono consistenti

La forza concentrata di cinque Tir ma strutture pronte ad assorbirla

Una piccola nave cisterna in manovra in porto a una velocità di 1,5 nodi ha una “potenza d’urto” pari due volte e mezza la potenza all’urto di un tir (da 15 tonnellate) lanciato a una velocità di 80 km/h. Una porta contenitori container da 45.000 tonnellate di stazza lorda, che manovra a un nodo e mezzo e si schianta contro una banchina produce una forza d’urto congiunta pari a quella di cinque Tir e mezzo in corsa alla velocità di 80 chilometri orari. Pressoché analoghi i risultati di devastazione che sarebbero prodotti da una nave passeggeri da 70.000 tonnellate.

Paragoni choc se questo confronto fra forze non fosse oggetto di una seconda considerazione: il Tir si muove in un ambiente (l’autostrada, le strade statali e provinciali o addirittura i centri urbani) non progettato per sopportare urti e collisioni. Le navi in porto si confrontano con altre navi con caratteristiche analoghe di resistenza all’urto e specialmente con banchine e moli che nella stragrande maggioranza dei casi sono progettati e realizzati proprio per assorbire e minimizzare le conseguenze di questi scontri. Nella norma e nella prassi proprio per questi motivi i magazzini e i depositi di merce vengono in tutti i porti costruiti a una distanza di sicurezza dal bordo banchina. Solo le gru per ragioni ovvie operative sono realizzate a bordo banchina e quindi teoricamente esposte al rischio di urto a causa di manovre non corrette da parte delle navi.

Banchina danneggiata dall’impatto del ferry

Banchine danneggiate dall’impatto della prua di una nave bulk carrier e di un ferry

Ciò trova precise motivazioni in leggi di meccanica classica la cui trattazione, in prima approssimazione, è abbastanza semplice.
Gli urti possono essere suddivisi in due categorie: urti elastici ed urti anelastici.

Nei primi sia l’energia cinetica totale del sistema che la quantità di moto vengono conservati dopo l’urto. Un classico esempio è la pallina da tennis perfettamente elastica (o ping-pong a seconda di quale sport si preferisca) che rimbalza su di una superficie infinitamente rigida. Dopo l’urto la pallina ha la stessa velocità (è variata solo la direzione) e quindi ha conservato sia l’energia cinetica che la quantità di moto.

Nella realtà però questa tipologia di urti non possono avvenire in quanto corpi perfettamente elastici (pallina) e superfici infinitamente rigide (parete) non esistono.

Ma allora cosa succede nella realtà? Durante l’urto, l’energia cinetica viene “usata” per deformare i corpi. Ora se le deformazioni in gioco rientrano in determinati limiti i corpi si comportano come delle molle che “assorbono” una certa forza e, una volta libere, la “restituiscono” subito dopo imprimendo ai corpi (nel nostro caso della pallina che rimbalza) una accelerazione tale da ridare loro una velocità simile a quella che avevano prima dell’urto (ovviamente con una direzione alterata). La pallina non avrà la stessa velocità di prima, quindi la stessa energia cinetica, in quanto una parte di essa è stata dissipata nel processo di deformazione. In sintesi possiamo caratterizzare gli urti anelastici quelli nei quali non tutta l’energia cinetica viene conservata.

Ci sono dei casi in cui le deformazioni subite dai corpi sono permanenti (dette anche plastiche) e l’energia cinetica residua è minima o addirittura nulla (urto completamente anelastico nei quali i corpi rimangono in contatto dopo l’urto). Quest’ultimo è proprio il caso di un urto frontale di una nave con una banchina. Tutta l’energia cinetica della nave viene trasformata in deformazioni permanenti della nave stessa che della banchina. Quanto dell’energia cinetica in gioco viene trasformata in deformazione della nave e quanto della banchina è un problema un po’ più complesso ma con un buon software di calcolo ad elementi finiti di facile risoluzione.

Da quanto esposto è chiaro che per comparare gli effetti di un urto di vari oggetti in moto contro una stessa parete (o molo) basta compararne l’energia cinetica iniziale. L’energia cinetica di un corpo in movimento è calcolabile con la formula Ec=1/2*m*v^2. (m = massa, v= velocità).

Se esprimiamo la massa in Kg e la velocità in m/s (Unità SI) l’energia calcolata sarà in Joule (J).

Nave cisterna=> Massa = 31*10^6 Kg (31 milioni di kili – 31.000 Tonnellate); Velocità = 0.771 m/s (1.5 nodi) Energia Cinetica Corrispondente = 9.2 MJ (9.2 Mega Joule — 9.2 Milioni di Joule)

Portacontainer => Massa = 70*10^6 Kg (70 milioni di kili – 70.000 Tonnellate); Velocità = 0.771 m/s (1.5 nodi) Energia Cinetica Corrispondente = 20.8 MJ (20.8 Mega Joule — 20.8 Milioni di Joule)

TIR (15T) => Massa = 15*10^3 Kg (15 mila kili – 15 Tonnellate); Velocità = 22.22 m/s (80 Km/h) Energia Cinetica Corrispondente = 3.7 MJ (3.7 Mega Joule — 3.7 Milioni di Joule)

Fuori dalla terminologia tecnica ecco le conseguenze dell’urto per tre tipologie di nave; una nave cisterna (tanker) da 24.000 tonnellate dwt a una velocità di 1.5 knots ha una “potenza d’urto” pari  a due volte e mezza di un tir a 80 km/h (da 15 T)

Un porta contenitori da 45.000 tonnellate dwt con le stesse premesse di prima ha una “potenza d’urto” pari a circa 5 volte e mezza di un tir. Idem per una nave passeggeri con caratteristiche analoghe.