1. Generalità Descrizione dello stato di fatto Descrizione opere in progetto Verifiche di compatibilità idraulica...

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2 1. Generalità Descrizione dello stato di fatto Descrizione opere in progetto Verifiche di compatibilità idraulica Generalità Calcolo sezione idraulica minima ponte Verifica profilo di rigurgito a valle del ponte Sezione

3 1. Generalità Oggetto della presente relazione è la verifica di compatibilità idraulica del progetto esecutivo del rifacimento del ponte di 1 categoria sul rio Dardagna, lungo la S.C. Ballaoche nel Comune di Camino (AL). Il ponte in oggetto, inserito nei piani di Protezione Civile come strategico per la gestione delle emergenze è attualmente interdetto al traffico con ordinanza sindacale a causa di un generale e avanzato stato di dissesto delle strutture portanti, in parte in muratura e in parte in calcestruzzo. Visto lo stato di degrado della struttura, la difficoltà di operare un consolidamento strutturale e, soprattutto, come si vedrà meglio nel seguito, per adeguare il ponte sia dal punto di vista idraulico, che dal punto di vista strutturale e sismico ai sensi delle NTC 14/01/2008, si prevede la realizzazione di un ponte ex novo in calcestruzzo armato. 2. Descrizione dello stato di fatto Il ponte in oggetto ha una luce netta di 3 m, per una lunghezza totale fuori tutto di circa 5 m, mentre trasversalmente ha una larghezza fuori tutto variabile da 6,3 m. La struttura è costituita da un antico arco (ribassato) in muratura di mattoni pieni di lunghezza 5 m su cui è stato realizzato più recentemente un solettone in calcestruzzo, esteso inoltre, dal lato verso monte (lato ovest) per circa 1,2 m. Pianta 2

4 Sezione longitudinale Sezione trasversale 3. Descrizione opere in progetto E stata individuata una sezione idraulica, che verrà verificata ai punti seguenti, pari a 6 m di larghezza e 3 di altezza, notevolmente superiore al ponte originale. Per quanto riguarda la struttura è stata prevista interamente in C.A. ed è costituita da un solettone pieno di altezza 50 cm per impalcato, appoggiato a delle spalle fondate su micropali. 3

5 Planimetria Sezione longitudinale ponte 4

6 Sezione trasversale Al fine del corretto inserimento del nuovo ponte lungo il rio Dardagna, si è prevista una riprofilatura dell alveo a valle del ponte sul lato sinistro per circa 30 m e sul lato destro per circa 10 m. A monte, essendo la sezione attuale più ampia, è stata prevista una riprofilatura solo in corrispondenza della soglia di base in massi (si vedano le seguenti figure e gli elaborati grafici). Complessivamente il volume e la superficie interessati dagli interventi di riprofilatura sono i seguenti: Volume: circa 200 m 3 ; Superficie: circa 150 m 2 ; 5

7 Planimetria interventi di riprofilatura Sezione 1A (monte) 6

8 Sezione 2A (valle) Sezione 2B (valle) 7

9 Sezione 2C (valle) Sezione 2D (valle) Sezione 3 (valle) 8

10 4. Verifiche di compatibilità idraulica 4.1. Generalità Il rio Dardagna è un corso d acqua, iscritto nell elenco delle acque pubbliche di cui al R.D. n. 1775/1933, mentre tutti gli altri corsi d acqua affluenti hanno natura privata. Peraltro questi ultimi hanno prevalentemente regime stagionale o, in qualche, caso non definito. Il Rio Dardagna può essere considerato un corso d acqua a regime perenne, anche se la sua portata differisce notevolmente tra i mesi più piovosi e quelli aridi (regime torrentizio). Il suo alveo non si presenta molto inciso (mediamente 2 m sotto il p.c.), anche se localmente presenta una accentuata erosione di fondo, e la sua sezione tipo oscilla tra i 4 e i 6 m 2. E caratterizzato da un attività torrentizia molto elevata (Ee) perché costituito da sezioni dell alveo inciso globalmente insufficienti a smaltire le portate idriche con tempi di ritorno anche modesti, tanto che le aree inondabili dalle acque di esondazione del rio sono da ritenersi con intensità del processo molto elevata (EeA) proprio per le caratteristiche idrologiche, idrauliche, geomorfologiche e idrogeologiche del suo bacino più che per gli effetti comunque modesti generabili da eventuali esondazioni. Immediatamente a valle dell attraversamento in oggetto, sulla cartografia di P.R.G.C. è stata tracciata un area ad alta probabilità di inondazione (EeA) basata esclusivamente su criteri geomorfologici, mentre a monte del ponte in oggetto è stata segnalata un'attività torrentizia molto elevata a carattere prevalentemente lineare (EeL). 9

11 Stralcio Tav. 2B allegata allo studio geologico del P.R.G.( Carta della dinamica fluviale [ ] ) 10

12 4.2. Calcolo sezione idraulica minima ponte Come previsto nelle norme di attuazione dal Piano per l Assetto Idrogeologico (PAI) del bacino del fiume Po (Art.7 Comma 3) tutti gli attraversamenti stradali, o opere similari, devono essere soggette a verifica idraulica. Poiché il ponte è oggetto di rifacimento è necessario determinare la sezione idraulica compatibile con le portate di piena previste. In particolare si farà riferimento alla piena con tempo di ritorno 200 anni. Dallo studio idrologico del dott. Geol. Andrea Ferrarotti si evince che le portate, per vari tempi di ritorno (TR), sono le seguenti: Q max_tr20 anni = 20,06m 3 /s Q max_tr100 anni = 26,21 m 3 /s Q max_tr200 anni = 28,83 m 3 /s Q max_tr500 anni = 32,27 m 3 /s Per quanto detto in precedenza si assume la seguente portata di progetto: Q prog = 28,83 m 3 /s Dal rilievo effettuato in cantiere (si vedano le sezioni trasversali lungo l alveo in corrispondenza del ponte, a monte e a valle) si è potuto constatare che la pendenza media di un tratto di lunghezza circa 142 m a cavallo del ponte è pari a: i media = 1,40% Ipotizzando, con buona approssimazione, un moto uniforme (pendenza alveo = pendenza pelo libero), la portata si può determinare con la nota formula di Chezy: dove: Ω = area bagnata; C = coefficiente di scabrezza; Q = Ω. C. (Ri) R = raggio idraulico = Ω/p dove p è il perimetro bagnato i = pendenza 11

13 Come detto sono state individuate le seguenti caratteristiche della nuova sezione del ponte: Si ha: Ω = b. h; p = 2h. b; f = franco idraulico; L opera si trova all interno dell alveo di un corso d acqua (zona A): ai sensi delle norme di attuazione del PAI, e della relativa direttiva di piano del 05/04/2006 (riportante i criteri per la compatibilità idraulica delle infrastrutture pubbliche all interno delle fasce A e B) il franco minimo è 1 m, occorre quindi verificare che la portata corrispondente a 2 m di altezza idraulica h sia maggiore o uguale a quella di progetto. Per il calcolo della portata occorre quindi definire il coefficiente di scabrezza: poiché il ponte è un opera puntuale, con dimensioni ridotte e una sezione con minore scabrezza, si considera un coefficiente relativo alle condizioni medie delle sponde del rio Dardagna nei tratti immediatamente precedenti e seguenti il ponte. Dalla letteratura tecnica ottengono alcune formulazioni del coefficiente di scabrezza. Tra i più noti e utilizzati si hanno: Bazin: C = 87/(1+γ/ R) 12

14 dove γ è un coefficiente che per canali in abbandono con grande vegetazione si può cautelativamente assumere pari a: γ = 2,30 m 1/2 Kutter: C = 100/(1+m/ R) dove m è un coefficiente che, analogamente al coefficiente di Bazin, per canali in abbandono con grande vegetazione è pari a: γ = 3,00 m 1/2 Strikler: C = c R 1/6 dove c per tratti lenti, sterpaglia e buche profonde si può porre pari a: c=20 m 1/3 s -1 Si ha quindi: Q prog = 28,83 m 3 /s portata di progetto (TR 200 anni) i = 1,40% pendenza media b = 6,00 m larghezza sezione ponte h max = 2,00 m altezza idraulica massima Grandezze di calcolo Ω = 12,00 m 2 sezione bagnata P = 10,00 m perimetro bagnato R = 1,200 m raggio idraulico Coefficiente di scabrezza Bazin γ = 2,30 m 1/2 coefficiente (canali in abbandono con grande vegetazione) C = 28,07 coefficiente di scabrezza 13

15 Kutter m = 3,00 m 1/2 coefficiente (canali in abbandono con grande vegetazione) C = 26,75 coefficiente di scabrezza Strikler c = 20 m 1/2 /s coefficiente (tratti lenti, sterpaglia e buche profonde - valore massimo) C = 20,62 coefficiente di scabrezza Portata massima Q bazin = 43,66 m 3 /s > Q prog => OK Q Kutter = 41,60 m 3 /s > Q prog => OK Q Strikler = 32,07 m 3 /s > Q prog => OK Le altezze effettive di deflusso, con la portata di progetto, nei tre casi sono le seguenti: h bazin = 1,46 m altezza effettiva con Q prog - Coeff. C di Bazin < h max => OK h Kutter = 1,51 m altezza effettiva con Q prog - Coeff. C di Kutter < h max => OK h Strikler = 1,84 m altezza effettiva con Q prog - Coeff. C di Strikler < h max => OK La sezione è quindi sufficiente per garantire il deflusso della portata di progetto con un franco idraulico (f) superiore ad 1 m, anche nel caso di calcolo con il metodo più cautelativo (Strikler). In questo caso la velocità media sulla sezione di deflusso è: V media = 2,6 m/s Nel giugno del 2003 il Comune di Camino ha dato incarico al Dott. Ing. Giovanni Ponchia di redigere una relazione idrologica-idraulica, a supporto della variante al P.R.G.C. per l individuazione delle aree esondabili per le portate di riferimento di un tratto di alveo del rio Dardagna, in particolare in corrispondenza del Mulino Biglia, che si trova circa 1,8 km a valle del ponte lungo la strada comunale Ballaoche, oggetto della presente. Dalla relazione si evince anche che la pendenza media del rio Dardagna nella zona è di circa 1,8%: si verifica di seguito la portata in questo caso, in maniera analoga a quanto visto: Si ha quindi: 14

16 Dati Q prog = 28,83 m 3 /s portata di progetto (TR 200 anni) i = 1,80% pendenza media b = 6,00 m larghezza sezione ponte h max = 2,00 m altezza idraulica massima Grandezze di calcolo Ω = 12,00 m 2 sezione bagnata P = 10,00 m perimetro bagnato R = 1,200 m raggio idraulico Coefficiente di scabrezza Bazin γ = 2,30 m 1/2 coefficiente (canali in abbandono con grande vegetazione) C = 28,07 coefficiente di scabrezza Kutter m = 3,00 m 1/2 coefficiente (canali in abbandono con grande vegetazione) C = 26,75 coefficiente di scabrezza Strikler c = 20 m 1/2 /s coefficiente (tratti lenti, sterpaglia e buche profonde - valore massimo) C = 20,62 coefficiente di scabrezza Portata massima Q bazin 49,50 m 3 /s > Q prog => OK Q Kutter = 47,17 m 3 /s > Q prog => OK Q Strikler = 36,36 m 3 /s > Q prog => OK Le altezze effettive sono le seguenti: h bazin = 1,33 m altezza effettiva con Q prog - Coeff. C di Bazin < h max => OK h Kutter = 1,38 m altezza effettiva con Q prog - Coeff. C di Kutter < h max => OK h Strikler = 1,68 m altezza effettiva con Q prog - Coeff. C di Strikler < h max => OK 15

17 Considerando quindi la pendenza media generale dell alveo nell area, le altezze della sezione idraulica sono decisamente inferiori ai 2 m, pertanto la portata di progetto presenta un franco idraulico sensibilmente superiore al minimo di 1 m. Si precisa che la sezione del ponte determinata risulta più grande sia di quella attuale che, soprattutto, della sezione dell alveo nelle immediate vicinanze: come visto, per il corretto inserimento del nuovo ponte si è prevista una riprofilatura a valle per circa 30 metri sul lato sinistro e circa 10 m sul lato destro. Si rimanda a successive progettazioni la completa risistemazione generale dell alveo nella zona, al fine di garantire le condizioni di sicurezza idraulica-idrolgeologica delle aree circostanti. Dopo questi interventi l opera d arte ponte sul Rio Dardagna, in fregio alla S.C. Ballaoche risulterà compiutamente idonea e coerente con le previsioni di progetto della portata di piena, determinata nel già citato studio idrologico del dott. Geol. Andrea Ferrarotti. Si sottolinea peraltro, come accennato in precedenza, che a valle del ponte in oggetto sono state individuate dal P.R.G. del Comune di Camino delle aree con pericolosità di esondazione molto elevata Verifica profilo di rigurgito a valle del ponte Sezione 3 A valle del ponte, fino alla sezione 3 (si vedano gli elaborati grafici per i dettagli) si ha una pendenza mediamente maggiore dell alveo, con sezioni piuttosto strette rispetto a quelle a monte del ponte e, soprattutto, rispetto alla nuova sezione del ponte stesso: ciò peraltro conferma, come accennato in precedenza, che a valle del ponte in oggetto sono state individuate dal P.R.G. delle aree con pericolosità di esondazione molto elevata. A valle della sezione 3, invece, la pendenza si riduce notevolmente e nel contempo le sezioni diventano più ampie: si veda la sezione 4. Sezione 1 (34 m a monte asse ponte esistente) 16

18 Sezione 3 Sezione 4 (circa 110 m a valle asse ponte esistente) A valle del ponte si prevede una riprofilatura delle sponde: sulla sponda sinistra fino a poco più a valle della sezione 3, per un estensione totale di circa 30 m, e sulla sponda destra, per circa 10 m. La sezione 3 risulta quindi come di seguito: 17

19 Sezione 3 di progetto 18

20 Sotto il ponte in progetto, la quota massima del pelo libero durante la piena è posizionata a 2 m, che corrisponde ad un franco di 1 m. La quota assoluta è quindi pari a: Q max = 179,03 m Nell ipotesi che la sezione 3 comporti un rigurgito a monte della portata di piena, è necessario verificare se, la sezione 3 di progetto, con il pelo libero posto a Q max abbia una portata maggiore o uguale a quella di piena di progetto (28,83 m 3 /s): 19

21 Stralcio profilo longitudinale 20

22 Sezione 3 Con il profilo riportato nella precedente sezione si ha la seguente geometria: Ω = 12,56 m 2 sezione bagnata P = 12,82 m perimetro bagnato R = 0,980 m raggio idraulico Si calcola quindi la portata nella sezione 3 con tale sezione bagnata, con gli stessi parametri visti in precedenza. Si ha quindi: Q prog = 28,83 m 3 /s portata di progetto (TR 200 anni) i = 1,40% pendenza media h = 3,21 m altezza idraulica massima Grandezze di calcolo Ω = 12,56 m 2 sezione bagnata P = 12,82 m perimetro bagnato R = 0,980 m raggio idraulico 21

23 Coefficiente di scabrezza Bazin γ = 2,30 m 1/2 coefficiente (canali in abbandono con grande vegetazione) C = 26,18 coefficiente di scabrezza Kutter m = 3,00 m 1/2 coefficiente (canali in abbandono con grande vegetazione) C = 24,81 coefficiente di scabrezza Strikler c = 20 m 1/2 /s coefficiente (tratti lenti, sterpaglia e buche profonde - valore massimo) C = 19,93 coefficiente di scabrezza Portata massima Q bazin = 38,50 m 3 /s > Q prog => OK Q Kutter = 36,49 m 3 /s > Q prog => OK Q Strikler = 29,32 m 3 /s > Q prog => OK Come si vede, anche nel caso più cautelativo (Strikler) la portata è superiore a quella di progetto. Questo vuol dire che l eventuale profilo di rigurgito rispetterà sicuramente, nella sezione in corrispondenza del ponte in progetto, il franco idraulico minimo di 1 m. Si precisa inoltre che la pendenza tra la sezione del ponte e la sezione 3 è localmente di gran lunga superiore a quella media considerata nel calcolo (1,4%): le reali altezze del pelo libero, con la portata di progetto, saranno minori o uguali. 22