Corso di Laurea Ingegneria Civile e Ambientale

Transcript

1 Corso di Laurea Ingegneria Civile e Ambientale UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI ENNA KORE FACOLTÀ DI INGEGNERIA E ARCHITETTURA Sfioratore laterale Complementi di Idraulica Ambientale Prof. Mauro De Marchis 02/04/2014

2 Sfioratore laterale Lo sfioratore laterale, o stramazzo longitudinale, è uno stramazzo, generalmente a soglia orizzontale, praticato su una o entrambe le sponde di un canale, che ha lo scopo di scaricare (sfiorare) l eccesso di portata in arrivo da monte, rispetto a un valore prestabilito Q0, in modo da evitare che il livello a valle si elevi oltre i limiti compatibili con la capacità di convogliamento del canale E necessario dimensionare e calcolare la lunghezza L dello stramazzo e la quota della soglia stramazzante p 3 02 aprile 2014 Sfioratore laterale!

3 Sfioratore laterale Per dimensionare uno sfioratore laterale si parte dall assunto che la tracimazione avviene senza dissipazione di energia: in queste condizioni è lecito assumere che la linea dei carichi totali si mantenga parallela alla linea di fondo, e che anzi, per la modesta pendenza i di questo, si possano considerare entrambe queste due linee, oltre che parallele, anche orizzontali. E=COST E possibile studiare il profilo di corrente lungo la soglia sfiorante. E = h + Q2 2gA 2 de ds = 0 de ds = E h dh ds + E Q dq ds = 0 E Q = Q ga 2 E = h + Q2 2gA 2 dh ds = - Q ga 2 dq ds E h - dq ds > 0 considerando che la portata diminuisce nel verso del moto V<Vc corrente ritardata il segno di dh ds è lo stesso di quello di E h V>Vc corrente accelerata 4 02 aprile 2014 Sfioratore laterale

4 Sfioratore laterale 1. Noti: la pendenza i, la larghezza b e la scabrezza c, il petto p e la lunghezza L della soglia sfiorante, la portata Q 2 a valle Calcolare la portata a monte Q Noti: la pendenza i, la larghezza b e la scabrezza c, il petto p e la lunghezza L della soglia sfiorante, la portata Q 1 a monte Calcolare la portata a valle Q Noti: la pendenza i, la larghezza b e la scabrezza c, la portata Q 0, la portata Q 1 a monte e Q 2 a valle Calcolare: il petto p e la lunghezza L della soglia sfiorante 1 e 2 rappresentano i problemi di verifica mentre il punto 3 è il problema di progetto. Di seguito si analizzeranno separatamente il caso di alveo a debole pendenza e quello di forte pendenza aprile 2014 Sfioratore laterale

5 Sfioratore laterale in alvei a debole pendenza Il petto dello stramazzo si calcola come p=h 0 che si ottiene dalla legge di Chezy Q = χ0 A0 R0 i dove Q 0 è la portata che deve defluire senza che lo sfioratore entri in funzione. Se stiamo progettando conosciamo le portate a monte Q1 e a valle Q2 dello sfioratore. Bisogna allora calcolare L la lunghezza dell soglia sfiorante. Partiamo dal presupposto che la corrente lente di moto uniforme a valle sia Q 0 2. Allora nella prima sezione dello sfioratore si avrà un tirante h 02 e una Energia E 02. L energia si mantiene costante aprile 2014 Sfioratore laterale

6 Sfioratore laterale in alvei a debole pendenza Se E=cost si può usare l equazione Q = A 2g(E2 h) Per tracciare il profilo di corrente sopra la soglia stramazzante si usa Il procedimento alle differenze finite. Si fissa un passo di spaziale lungo ΔL su tale intervallo si ipotizza che il carico sulla soglia sia costante e pari a h 02 -p. Allora sfiorerà una portata pari a: ΔQ = µ ΔL (h 02 -p) 2g (h 02 -p) Alla fine del tratto ΔL si avrà una portata pari a Q = Q2 + ΔQ Entro nella curva Q = A 2g(E 2 h) è ricavo h nota la quale posso calcolare ΔQ = µ ΔL (h -p) 2g (h'-p) La procedura si arresta quando Q n è pari a Q aprile 2014 Sfioratore laterale.

7 Sfioratore laterale in alvei a forte pendenza Il petto dello stramazzo si calcola come p=h 0 che si ottiene dalla legge di Chezy Q = χ0 A0 R0 i dove Q 0 è la portata che deve defluire senza che lo sfioratore entri in funzione.! Se stiamo progettando conosciamo le portate a monte Q1 e a valle Q2 dello sfioratore. Bisogna allora calcolare L la lunghezza dell soglia sfiorante. Partiamo dal presupposto che la corrente veloce di moto uniforme a monte sia Q 01. Allora nella prima sezione a monte dello sfioratore si avrà un tirante h 01 e una Energia E 01. L energia si mantiene costante.! 8 02 aprile 2014 Sfioratore laterale

8 Sfioratore laterale in alvei a forte pendenza Se E=cost si può usare l equazione Q = A 2g(E2 h) Per tracciare il profilo di corrente sopra la soglia stramazzante si usa Il procedimento alle differenze finite. Si fissa un passo di spaziale lungo ΔL su tale intervallo si ipotizza che il carico sulla soglia sia costante e pari a h 01 -p. Allora sfiorerà una portata pari a: ΔQ = µ ΔL (h 01 -p) 2g (h 01 -p) Alla fine del tratto ΔL si avrà una portata pari a Q = Q1 - ΔQ Entro nella curva Q = A 2g(E 2 h) è ricavo h nota la quale posso calcolare ΔQ = µ ΔL (h -p) 2g (h'-p) La procedura si arresta quando Q n è pari a Q aprile 2014 Sfioratore laterale.

9 Corso di Laurea Ingegneria Civile e Ambientale UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI ENNA KORE FACOLTÀ DI INGEGNERIA E ARCHITETTURA Complementi di Idraulica Ambientale Prof. Mauro De Marchis 02/04/2014