RELAZIONE DI CALCOLO DELLE CONDOTTE FOGNARIE PROGETTO ESECUTIVO

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1 SETTORE LAVORII PUBBLIICII E MANUTENZIIONE DEL PATRIIMONIIO PIANO PER GLI INSEDIAMENTI PRODUTTIVI "CANELLITALY" - COMPARTO 1 RELAZIONE TECNICA SPECIALISTICA (articolo 37 del Decreto del Presidente della Repubblica 21 dicembre 1999, n. 554) RELAZIONE DI CALCOLO DELLE CONDOTTE FOGNARIE PROGETTO ESECUTIVO Canelli, 15 giugno 2006 IL PROGETTISTA Geom. Enrico Zandrino Consulenza urbanistica ed impiantistica Dott. Arch. Pierluigi Ramello Coordinamento per la sicurezza Geom. Francesco madeo

2 Calcolo idraulico delle portate Il calcolo dei canali di fognatura è stato eseguito secondo le modalità riguardanti le condutture con funzionamento a pelo libero. Come è noto per quanto riguarda specificatamente le opere fognarie la determinazione più problematica rimane il calcolo della portata che l'opera deve smaltire. Nella presente relazione si sono considerato innanzitutto due fattori: il calcolo e la relativa verifica tengono conto delle portate relative all intero Piano (E quindi anche dei comparti 2 e 3) in quanto il comparto 1, posto a valle dovrà sopportare la futura espansione; detta circostanza vale esclusivamente per le fognature nere in quanto le reti saranno separate. Per i comparti 2 e 3 si è inoltre considerata la pendenza media pari a quella attuale i dati di base ed i coefficienti applicati ai calcoli sono stati desunti od adottati, quando disponibili, dalla più volte citata relazione generale dell Ing. Buzio 1996 allo scopo di uniformare il più possibile i dati relativi alla rete fognaria cittadina nel suo complesso ed ottenere risultati facilmente paragonabili qualora necessario in futuro. Si è inoltre ritenuto, già in sede di adozione preliminare del piano, di suddividere le reti bianche e nere allo scopo di non gravare eccessivamente il carico delle condotte esistenti a valle e di ottimizzare (Riducendo l afflusso di acque di pioggia) il ciclo di lavoro del depuratore comunale. Tale ultima circostanza è stata analizzata con lo studio SEAmbiente di Torino, attuale consulente dell Amministrazione per l attività del depuratore comunale. Si è infine considerata già attuata la realizzazione del tratto a valle del pozzetto 0E la cui esecuzione dipende dall attuazione di altre previsioni urbanistiche di competenza del settore Assetto e Tutela del Territorio (Realizzazione a scomputo). Calcolo delle portate di pioggia Il calcolo di verifica viene effettuato ai nodi 100 e 101 siti nel tratto terminale del comparto 1; in tali nodi si realizza l'immissione della tratte nel rio Trionzo. Il dimensionamento della canalizzazione e' calcolato basandosi sulla determinazione della portata pluviale da smaltire nelle condizioni meno favorevoli. Detta determinazione risulta dalla serie storica dei valori delle piogge massime annuali ( ) elaborata con la legge log normale che porta ad ottenere per il pluviografo di Asti un valore orario, per il tempo di ritorno di 10 anni, pari a 34,8 mm. Detto valore è stato opportunamente confrontato con i dati dei pluviografi vicini (Alba, Castino, Spigno) che non hanno rivelato medie particolarmente discostanti. Si sono pertanto prudenzialmente considerati i seguenti valori posti a base di calcolo: Intensità di pioggia = 0,05 m/h, con tempo di ritorno decennale; Percentuale di riempimento del tubo = 50%. Trattandosi di un bacino di modesta estensione, si e' adottato un metodo semplificato di calcolo delle portate.

3 Dall'esame planimetrico si determina una superficie gravante sui nodi pari a ha (Cfr. Tav Individuazione delle aree scolanti e dei nodi di verifica idraulica Tali nodi sono stati considerati idraulicamente equivalenti ai fini del carico idraulico e dello smaltimento. Q p = portata ϕ = coeff. di afflusso = Per la zona A (Area impermeabile) A = area sottesa, in ettari = ha i = intensità di pioggia = 0,050 m/h ψ = coefficiente di ritardo = 0,80 1 Q p = (ϕ * A * i * ψ )/0,36 (0.60 * * 0,050 * 0,80 ) / 0,36 = mc/sec Il valore appare congruente con lo studio idraulico dell Ing. Arnaud (Modello numerico dei deflussi - Nov. 2003) che stabilisce i valori di massima portata dell intero bacino del rio Trionzo (1032 ha, 6.3 km di lunghezza) in 34 mc/sec per un tempo di ritorno duecentennale (Q 200 ) ed in 23 mc/sec per un tempo di ritorno ventennale (Q 20 ) Del predetto studio si è inoltre tenuto conto nel calcolo delle quote di imposta dello scaricatore in modo da evitare fenomeni di rigurgito anche se è stata presa in considerazione l eventualità di prevedere una maggiore pendenza del tratto finale in modo da usufruire dei benefici generati dalle correnti che derivano dalla sommersione saltuaria dello scarico e si è ritenuto non necessario. A tal fine si è adottata la quota adottate per un tempo di ritorno duecentennale nella zona definita 69 pari a mslm e posta immediatamente a monte della zona PIP 1. Dimensionamento della rete acque bianche Il calcolo di verifica viene effettuato ai nodi 100 e 101 siti nel tratto terminale del comparto 1; in tali nodi si realizza l'immissione della tratte nel rio Trionzo. La verifica viene effettuata utilizzando la nota formula di Prandtl Colebrook ed adottando un valore di H/Di (Percentuale di riempimento della tubazione) pari al 50% 1 Da tabella Ing. De Martino - Le reti idrauliche, Supino, Patron Editore, pag.141

4 Dai risultati si evince come la condotta sia ampiamente verificata in quanto ognuno dei tronchi è in grado di smaltire mc/sec e cioè complessivamente 0,5772 mc/sec contro i 0,493 mc/sec richiesti con una velocità di deflusso inferiore a 5 m/sec. Formula di Prandtl Colebrook Tubazioni in barre UNI 747 Tipo 303/1 Diametro esterno Spessore S mm 3 3 3,6 4,5 6,1 7,7 9,8 12,2 15,4 Calcolo delle portate delle acque nere

5 Nel calcolo delle portate delle acque nere le stesse sono state determinate mediante la valutazione delle portate e dei consumi pro-capite calcolati per il dimensionamento dell'acquedotto; le portate nere sono infatti in stretta relazione con le portate addotte dall'acquedotto comunale. Il calcolo è stato condotto facendo riferimento al bacino di raccolta sotteso dalla sezione di fognatura in oggetto. Come già accennato il calcolo e la relativa verifica tengono conto delle portate relative all intero Piano (E quindi anche dei comparti 2 e 3) in quanto il comparto 1, posto a valle dovrà sopportare la futura espansione; α = coefficiente di dispersione = 0,8 (Tenuto conto delle perdite che si determinano nel trasferimento del liquido, tra cui quelle derivanti da evaporazione e dirottamento sulla fognatura bianca, si può valutare la portata nera che perviene alla fogna pari all'80% di quella erogata dall'acquedotto.) ß = coefficiente di punta = 2,5 (Ragguagliamento delle portate istantanee al momento di massimo prelievo = massimo scarico della rete idrica) d = dotazione idrica dell'acquedotto nel giorno di max consumo = 250 l/g per abitante N = numero abitanti serviti = Per le zone di tipo A3 (Industriali produttive) in base allo studio Buzio 96 si individuano 70 abitanti/ha Per cui: per la zona PIP 3 Ha 6,203 * 70 = 434,21 per la zona PIP 2 Ha 5,476 * 70 = 383,32 per la zona PIP 1 Ha 7,395 * 70 = 517,65 Totale 1335,18 Tali valori naturalmente andranno a sommarsi tra di loro avvicinandosi verso le zone più a valle. Nel calcolo si tiene conto delle intere aree (E quindi dell intero carico antropico) anche se parte dell area PIP 3 andrà probabilmente a scaricare sul collettore già esistente sulla strada comunale della Dota. Pertanto: Q n = (α * ß * N * d)/86400 = (0.8 * 2.5 * * 250) / = litri/sec Dimensionamento e verifica della condotta acque nere Non si è ritenuto, in considerazione del fatto che ad oggi non è possibile conoscere quale tipo di attività andrà ad insediarsi nel comparto in esame, di adottare un diametro inferiore ai 400 millimetri, mentre si è rivelata praticamente obbligata la scelta del materiale (PVC) adottato in ragione delle pendenze non eccessive sulle tratte in oggetto e quindi della necessità di ottenere velocità accettabili anche ai fini della autopulizia delle tubazioni. La verifica viene effettuata utilizzando la nota formula di Prandtl Colebrook ed adottando un valore di H/Di (Percentuale di riempimento della tubazione) pari al 50%

6 Dai risultati si evince come la condotta sia ampiamente verificata. Formula di Prandtl Colebrook Tubazioni in barre UNI 747 Tipo 303/1 Diametro esterno Spessore S mm 3 3 3,6 4,5 6,1 7,7 9,8 12,2 15,4

7 Tenuto conto dell'evidente sovradimensionamento della condotta si omette la valutazione della velocità relativa alla possibile portata massima del giorno di minimo consumo per la verifica del rispetto del minimo di 0,6 m/sec. E' chiaro che durante le 24 ore la portata e quindi la velocità scenderà anche sotto tale valore, ma si ritiene sia sufficiente che almeno una volta al giorno si verifichi una portata tale da determinare un lavaggio della condotta assicurando il regolare deflusso evitando la formazione di depositi. Calcolo di verifica delle tubazioni alle forze ovalizzanti Condotta acque bianche Ai fini della verifica delle resistenze delle tubazioni alle forze ovalizzanti si è assunto a riferimento la condizione di sollecitazione più sfavorevole corrispondente al tratto tra i pozzetti B4 e B6, poiché direttamente soggetto a carichi dinamici ed al maggiore interramento. Le quote notevoli sono Qt=152,00 e Fs=148,95. Non si è tenuto conto della presenza di falde acquifere in quanto la realizzazione delle opere avviene interamente in rilevato e quindi pacificamente a quote non interessate dalle falde stesse. Nel caso in esame si verifica la condizione di Trincea ristretta in quanto il valore B risulta essere inferiore al triplo del diametro della condotta (0.50*3)=1.50 m e l altezza di riempimento risulta superiore al doppio del predetto diametro ( ( ))=2.55 m. Si è considerato inoltre che nei pozzetti di testa (B2 e B3) l altezza di riempimento risulta esattamente pari al doppio del diametro nominale, rendendo anche questa condizione piuttosto particolare. Si è pertanto verificato il calcolo in entrambe le condizioni ed è stata prevista in capitolato la realizzazione di una cappa rigida di protezione e ripartizione dei carichi che è stata ritenuta utile nei casi in cui l altezza di riempimento non supera il valore di mt 1,50. Per maggiore cautela della predetta cappa non si tiene conto nella verifica statica. (Voce di capitolato: provvista e posa di tubazioni in PVC rigido per caditoie stradali serie uni tipo 303/1 compreso lo scavo in trincea eseguito a mano o a macchina, compreso l'eventuale dissodamento della

8 massicciata di superficie bituminosa e non, anche in presenza di servizi del sottosuolo, il carico, il trasporto e lo scarico del materiale eccedente, il letto di posa per uno spessore pari a cm. 15 in sabbia granita, la sigillatura dei giunti mediante giunto incorporato con guarnizione elastomerica o mediante incollaggio con collante epossidico, la realizzazione della cappa di protezione in calcestruzzo cementizio con resistenza caratteristica r'ck 10 dello spessore pari a cm. 15, il riempimento dello scavo eseguito e compattato a strati regolari e secondo le indicazioni della DL, compresi i pezzi speciali (curve, braghe, giunti, innesti, ecc.), il tutto eseguito a perfetta regola d'arte; per ogni ml. di tubo effettivamente posato e misurato in opera lungo l'asse dei tubi senza tener conto delle sovrapposizioni per i giunti Giova sottolineare che tale cappa di protezione non è prevista a contatto con la tubazione ma viene posta sopra lo strato di rinfianco della tubazione. Tale sistema di realizzazione evita che il sistema elastico della tubazione si trasformi in una trave rigida e consente di assecondare i minimi movimenti del suolo evitando la rottura del tubo stesso. Pertanto il calcolo del carico esterno (q) è dato dalla somma di: - Carico del terreno (qt) - Carico di traffico o carichi mobili (qm) - Acque di falda (qf) dove alla variabile qf è assegnato valore 0 in virtù di quanto detto sopra. Il carico del terreno è dato da: Assumendo l ipotesi nella quale sono previsti passaggi di autocarri pesanti, il carico mobile qm varrà: Infine esaminando le interazioni tubo terreno le deformazioni sugli assi ortogonali del tubo sottoposto a carico Q=q sono rette dalla formula di Spangler

9 Condizioni di calcolo 1 Angolo di attrito interno Si è scelta la condizione più sfavorevole (Di minore attrito) per marne e sabbie (30 ) 2 Angolo di attrito interno Il riempimento è previsto in sabbia e ghiaia (33 ) 5 Peso specifico del terreno

10 Si è scelto il valore di compatibile con tutte le possibili combinazioni dei terreni presenti in zona. 6/7 Diametro e spessore del tubo Tubazioni in barre UNI 747 Tipo 303/1 Diametro esterno Spessore S mm 3 3 3,6 4,5 6,1 7,7 9,8 12,2 15,4 8 - Compattazione Si è scelto un valore corrispondente all indice Proctor 90% 9 Carico del traffico Trattandosi di zona per insediamenti produttivi si è scelto il valore relativo al traffico pesante. Caso della massima profondità (m 2.55)

11 Risultano ampiamente verificati i valori di tolleranza del 5% alla posa e del 10% dopo 2 anni, per tubazioni della serie 303/1. Caso della minima profondità (m 1.00)

12 Anche in questa ipotesi risultano ampiamente verificati i valori di tolleranza del 5% alla posa e del 10% dopo 2 anni, per tubazioni della serie 303/1. Condotta acque nere Valgono interamente le considerazioni espresse nel calcolo di verifica della tubazione acque bianche. Il calcolo è stato adeguato al diametro della condotta (400 mm) assumendo a riferimento la condizione di sollecitazione più sfavorevole corrispondente al nodo 0F, poiché direttamente soggetto a carichi dinamici ed al maggiore interramento. Le quote notevoli sono Qt=152,00 e Fs= Non si è tenuto conto della presenza di falde acquifere in quanto la realizzazione delle opere avviene interamente in rilevato e quindi pacificamente a quote non interessate dalle falde stesse. In tale ipotesi si verifica la condizione di Trincea ristretta in quanto il valore B risulta essere inferiore al triplo del diametro della condotta (0.40*3)=1.20 m e l altezza di riempimento risulta superiore al doppio del predetto diametro ( ( ))=2.26 m. Restano invariate le ulteriori condizioni di calcolo e le considerazioni sulla cappa di protezione.

13 Risultano ampiamente verificati i valori di tolleranza del 5% alla posa e del 10% dopo 2 anni, per tubazioni della serie 303/1. Canelli, 15 giugno 2006 IL PROGETTISTA Geom. Enrico Zandrino Consulenza urbanistica ed impiantistica Dott. Arch. Pierluigi Ramello Coordinamento per la sicurezza Geom. Francesco madeo

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