Dinamica fluviale e sue interferenze con le attività antropiche

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1 Dinamica fluviale e sue interferenze con le attività antropiche Esperienze e applicazioni di Soluzioni Maccaferri in Basilicata ORDINE DEI GEOLOGI della Basilicata Potenza, 27 marzo 2008

2 Soluzioni MACCAFERRI nelle difese idrauliche

3 GABBIONI La vegetazione viene inserita nell opera durante la costruzione sotto forma di talee. L opera deve essere attraversata completamente dalle piante 3

4 GABBIONI TERRAMESH MATERASSI MAC-MAT GABBIONI A SACCO 4

5 RETE METALLICA GALVANIZZATA E PLASTIFICATA RESISTENZA A TRAZIONE Resistenza a trazione di N/mm 2 in accordo con to EN I valori summenzionati sono riferiti al filo prima della fabbricazione ALLUNGAMENTO non deve essere meno del 10%. GALVANIZZAZIONE CON ZINCO O GALFAN (Zn-Al 5%) le quantità minime di rivestimento devono soddisfare la EN Classe A e ASTM Acciaio Zn o Zn-Al ADESIONE DELLA GALVANIZZAZIONE l adesione del rivestimento deve essere tale che,, in seguito all avvolgimento avvolgimento del filo per 6 volte attorno ad un mandrino avente un diametro pari a 4 volte quello del filo stesso,, lo sfregamento con le dita non produca sfaldamento o fessurazione del rivestimento. RIVESTIMENTO POLIMERICO In ambiente aggressivo (2<ph<13) oltre alla galvanizzazione, si può aggiungere 5 un rivestimento polimerico in PE, dello spessore nominale di 0.50 mm PE

6 UNA NUOVA GALVANIZZAZIONE I test di invecchiamento hanno dimostrato che la percentuale di alluminio a sulla superficie esterna dei prodotti Galfan, aumenta nel tempo, in tal modo la resistenza alla corrosione risulta migliorare col procedere della a vita dell opera. Galfan inoltre è una lega molto duttile, dotata di una maggiore lavorabilità,, in tal modo è in grado di sopportare meglio la flessione e la torsione senza sfaldarsi o fessurarsi SPECIFICHE TECNICHE Lo standard che definisce le caratteristiche minime della galvanizzazione sia per zincatura che Galfan è la nuova norma UNI EN Come regola generale possiamo affermare che la galvanizzazione con Galfan è 3-4 volte più durabile della zincatura pesante tradizionale. 6

7 IMPORTANZA DELLA QUALITA DELLA RETE METALLICA STANDARD INTERNAZIONALI Al fine di assicurare una elevata qualità dei prodotti in rete metallica a doppia torsione realizzati meccanicamente, sono stati definiti diversi standard internazionali. I prodotti delle Officine Maccaferri sono in grado di soddisfare tutte queste specifiche: EN (1997) Rete metallica a doppia torsione per applicazioni ingegneristiche ASTM Rete metallica a doppia torsione per gabbioni e materassi di rivestimento BS 443/82 GARANAZIE DEL SISTEMA QUALITA La produzione, gestione interna e assistenza tecnica sono certificate in accordo con la norma ISO Test sulla zincatura del filo d acciaiod

8 PROTEZIONE E SOSTEGNO BRIGLIE OPERE LONGITUDINALI RIVESTIM\ENTO ENTO PENNELLI OPERE TRASVERSALI 8

9 PROTEZIONI LONGITUDINALI PER POTER FARE IL PROGETTO SONO NECESSARI DUE DIVERSTI TIPI DI ANALISI ANALISI STATICA ANALISI DI STABILITA IDRAULICA 9

10 ANALISI STATICA ATTUATA PER STRUTTURE DI SOSTEGNO 10

11 GABBIONI ANALISI ALL EQUILIBRIO LIMITE la spinta sull opera è ricavata imponendo l equilibrio al cuneo di terreno a tergo della struttura che è considerata rigida Rottura globale Schiacciamento Tipi di rottura scivolamento Ribaltamento Rottura interna 11

12 Superficie di rottura intersecante i rinforzi TERRE RINFORZATE Superficie di rottura esterna ai rinforzi ANALISI ALL EQUILIBRIO LIMITE La stabilità interna ed esterna debbono essere verificate per mezzo di un metodo di analisi a all equilibrio limite SCIVOLAMENTO RIBALTAMENTO SCHIACCIAMENTO L analisi della stabilità, come la struttura di contenimento deve essere 12 attuata se il paramento è inclinato più di 70 sull orizzontale

13 ANALISI DI STABILITÀ IDRAULICA DEVE ESSERE SEMPRE ATTUATA 13

14 CRITERI GENERALI PER I RIVESTIMENTI Un rivestimento fatto con materassi reno, gabbioni,, o pietrame sciolto è considerato stabile quando non ci sono movimenti del singolo clasto. Le regole generali di progettazione di protezioni con pietrame sciolto, prevedono uno spessore minimo di 0,30 m e, in generale,, la relazione tra questo e la dimensione media del pietrame va da 1,5 a 2. Se la costruzione è fatta in presenza d acqua lo spessore del rivestimento deve essere raddoppiato; diversamente dalle protezioni in pietrame sciolto,, i gabbioni e i materassi Reno, grazie all presenza 14 della rete possono essere molto sottili (0.15 m).

15 In diversi laboratori di ricerca è stato condotto un programma per definire i criteri di stabilità di un rivestimento in materassi Reno e gabbioni attraverso un approfondita analisi del comportamento di queste strutture esposte a condizioni idrauliche critiche. 15

16 CRITERI DI CALCOLO La verifica di una protezione spondale può essere fatta usando due diversi metodi basati su: - TENSIONI DI TRASCINAMENTO τ < τ all- - VELOCITÀ V < V all τ all e V all sono rispettivamente lo sforzo di taglio prodotto dalla corrente e la velocità di flusso dell acqua in corrispondenza dei quali i movimenti delle pietre iniziano a muoversi. 16

17 Letto del fiume VERIFICA IN TERMINI DI TENSIONI C* è il coefficiente di Shields, ed è equivalente al coefficiente di attrito γ s, γ w sono i pesi specifici delle particelle solide e dell acqua Y è la profondità massima dell acqua acqua,, i è il gradiente è il diametro medio delle pietre usate per i pennelli d m Sponde τ b, τ m, τ c, τ s Tensione a taglio esercitata dall acqua acqua sui rivestimenti fiume: τ γ = Υ τ = 010, ( γ γ ) b w i Sponde τ = 075γ m w i La tensione di taglio critiche, quando iniziano i movimenti sono: c s w m. Υ τ = τ 1 stress critico esercitato sul fondo e sulle sponde, rispettivamente s c sen 2 sen 2 d θ φ 17

18 VERIFICA IN TERMINI DI TENSIONI SIA IL PIETRAME SCIOLTO CHE IL RIVESTIMENTO FLESSIBILE SONO STABILI QUANDO τ b τ m τ s τ I TEST EFFETTUATI A FORT COLLINS HANNO MOSTRATO CHE IL RIEMPIMENTO FLESSIBILE RIMANE STABILE ANCHE DOPO I MOVIMENTI DELLE PIETRE, GRAZIE ALLA RETE METALLICA Stto condizioni deformanti controllate lo stress critico può essere del 20 % più alto di quello che causa i movimenti delle pietre, senza che si verifichi l erosione del terreno sottostante. b τ 12. τ τ 12. τ c m c s 18

19 VERIFICA IN TERMINI DI STRESS CONTROLLO DI DEFORMAZIONE Δz/d 1- calcolare il cosiddetto m parametro efficace di Shield Fondo: ( τ τ ) ( γ γ ) C*' = / Sponde: d b c s w m ( τ τ ) ( γ γ ) C ' = / * d m s s w m C * 2- una volta che C* è noto per Δz/d m /d m < 2 (t/d m -1) Controllatre che: Δz/d per assicurare la protezione del suolo dove : Δz=distanza tra il punto più alto e quello più basso della linea di deformazione Δz 19

20 TEST EFFETTUATI A FORT COLLINS (USA) I LABORATORI DI RICERCA HANNO RIVELATO CHE: a) Il coefficiente di Shields per il pietrame sciolto è approssimativamente 0,047, mentre per le pietre contenute nella rete metallica è approssimativamente 0,10 i.e. cioè circa il doppio. b) La condizione di movimento iniziale per il pietrame sciolto è una condizione critica partire dalla quale il rivestimento è progressivamente a a mano a mano che i singoli elementi sono rimossi dal flusso. c) la velocità di flusso residua che agisce sul terreno sottostante è piuttosto bassa. d) la riduzione della dimensione delle pietre di riempimento diminuisce la scabrezza del riempimento; 20

21 VERIFICA IN TERMINI DI TENSIONE: rivestimenti leggeri 20 17, ,5 10 7,5 5 2, Flood duration (hrs) Nelle Geostuoie la tensione a taglio ammissibile come funzione della durata del flusso derivante da test di laboratorio 21

22 VERIFICA IN TERMINI DI VELOCITÀ Velocità critica (primo movimento) ) e limite (alla max. deformazione) derivate da test di laboratorio. Entrambe le velocità dipendono dallo spessore dei rivestimenti e dalle dimensioni delle pietre (indicata in mm) di riempimento Type Thickness Filling stones Critical Limit (m) stone size d 50 velocity (*) velocity (*) 0,15-0, Reno mattress 0,23-0, , Gabions ,

23 PARAGONE TRA PIETRAME SCIOLTO MATERASSI E GABBIONI 23

24 SE IL RIVESTIMENTO È STABILE, L EROSIONE DEL SUOLO SOTTOSTANTE È SEMPRE EVITATA? NO Se la velocità dell acqua all interfaccia rivestimento/suolo è troppo alta l erosione l può avere luogo. Dobbiamo perciò calcolare la velocità e paragonarla a quella ammissibile. 24

25 CALCOLO DELLA VELOCITÀ AL DI SOTTO DEL RIVESTIMENTO (PER PROGETTO DEI FILTRI) La velocità residua Vb all interfaccia col suolo deve essere paragonata alla velocità ammissibile Ve Suolo coesivo V e = fig. suolo granulare V b =1/n f (d m /2) 2/3 i v 1/2 V e =16.1 d 1/2 m VOIDS RATIO verificare che nf=0,02 filtro geotessile nf=0.025 filtro di ghiaia e sabbia V b < 2-4 V e VELOCITÀ CONSENTITE a- argilla sabbiosa (sabbia < 50%) b- terreno fortemente argilloso c- argilla d- suolo scarsamente argilloso 25

26 STABILITÀ DEL RIVESTIMENTO AL PIEDE CONFRONTO TRA MATERASSI/GABBIONI E PIETRAME SCIOLTO Δ y>2t ; 1.5 m min Δ x > 2-3 Δ z Δ x > Δ z La stabilità al piede può essere garantita sia dall aumento aumento della profondità del rivestimento (Dy) che dalla sua estensione in senso orizzontale (Dx), in funzione della profondità dell erosione erosione (Dz( Dz). Al confronto con strutture rigide o semi rigide, il rivestimento in Materassi Reno e Gabbioni offre il vantaggio della flessibilità laddove ci si aspetta erosione del suolo o assestamenti.

27 MATERIALE SCIOLTI RIGIDO FLESSIBILE SOLUZIONI MACCAFERRI STRUTTURE DI PROTEZIONE : 27

28 OPERE LONGITUDINALI Le strutture longitudinali di in gabbioni e materassi Reno possono essere classificati sulla base delle loro caratteristiche strutturali e funzionali nel modo seguente: RIVESTIMENTI STRUTTURE A GRAVITA STRUTTURE COMBINATE 28

29 OPERE LONGITUDINALI PROTEZIONE SOTTO IL LIVELLO DELL ACQUA Gabbione cilindrico diametro metri Tra il gabbione e la sponda verranno inserite sopra il livello di magra delle talee di salice su uno o più livelli. Sul lato fiume il gabbione cilindrico verrà delimitato da picchetti in legno (lunghezza variabile) in ragione di n. 2 per ogni gabbione 29

30 OPERE LONGITUDINALI PROTEZIONE SOPRA IL LIVELLO DELL ACQUA GABBIONE CILINDRICO CON GEOCOMPOSITO TIPO MAC-MAT MAT RIEMPIMENTO IN PIETRISCO MISTO A TERRENO INSERIMENTO DI TALEE DI SALICE O ALTRE ASSENZE NELLA STRUTTURA 30

31 PROTEZIONI LONGITUDINALI LEGGERE COPERTURA CON TERRENO VEGETALE H. MAX FASICNATA VIVA DI SALICE MACMAT-R TALEE DI SALICE H. MED. TALEE DI SALICE TERRENO VEGETALE GABBIONE CILINDRICO

32 PROTEZIONI LONGITUDINALI LEGGERE L uso di tecniche di ingegneria naturalistica si basa sulla combinazione di materiali inerti e piante vive: i materiali inerti possono essere sere naturali o artificiali. Quando le tensioni di trascinamento non sono troppo po elevate, possiamo utilizzare come materiale inerte un rivestimento to leggero ed elementi di stabilizzazione a basso impatto ambientale. e. Geocomposito rinforzato Macmat- R per la sponda Gabbione cilindrico di presidio al piede

33 RIVESTIMENTI CON MATERASSI Vengono impiegati quando è necessario impedire solo l erosione l del terreno di sponda. I rivestimenti con materassi hanno uno spessore variabile tra 0.15 e 0.30 m. Gli spessori ridotti di questi materiali sono particolarmente favorevoli ad una rapida colonizzazione da parte della vegetazione. Una protezione ottimale del piede del rivestimento si ottiene estendendolo per una lunghezza di volte la profondità di 33 erosione prevista in alveo.

34 RIVESTIMENTI CON MATERASSI 34

35 RIVESTIMENTI CON MATERASSI Dettaglio delle tasche vegetative inserite nei materassi Reno Fiume Alento (AV) 35

36 OPERE DI SOSTEGNO Nei tratti più instabili del corso d acqua d dove le strutture oltre ad una funzione protettiva devono svolgere una funzione di sostegno, si possono utilizzare gabbioni o terre rinforzate Gabbioni o Terramesh Il muro deve essere fondato ad una profondità tale da garantire che non possa avvenire scalzamento da parte della corrente. 36

37 OPERE DI SOSTEGNO Le strutture possono essere di due tipi : Strutture con fondazione profonda La profondità della fondazione (ΔH) deve essere maggiore di quella di escavazione (ΔZ).( Strutture con platea di fondazione a sbalzo In alternativa si può realizzare una platea in materassi o gabbioni, opportunamente estesa oltre il piede della struttura: : l >1.5-2 volte la massima profondità di erosione attesa ΔZ. Lo spessore ottimale generalmente è 0.5 m 37

38 STRUTTURE COMBINATE GABBIONI-MATERASSI I progetti spesso prevedono l impiego l di gabbioni fino al livello medio dell acqua, mentre materassi vengono posti fino ad una quota poco superiore al livello massimo dell acqua. 38

39 PROCESSO DI INTEGRAZIONE DI OPERE IN GABBIONI DOVUTO ALL INTERSCAMBIO CON LE FALDE FREATICHE ED ALLA CRESCITA DI VEGETAZIONE 39

40 Sia il ripristino ambientale che il consolidamento delle strutture possono essere realizzati per mezzo di talee e riporti di terreno vegetale sulle gradonature

41 TERRE RINFORZATE Nel campo delle geotecnica viene definita come opera in terra rinforzata o pendìo rinforzato, una struttura atta al contenimento o alla stabilizzazione di una scarpata costituita, essa stessa, da terreno e da elementi di rinforzo di forma e materiale opportuno, capaci di assorbire sforzi di trazione. La presenza dei rinforzi consente di ottenere una scarpata esterna inclinata oltre l angolo di attrito naturale. Tali elementi vengono di solito disposti lungo piani di posa orizzontali durante il riempimento e la compattazione del rilevato di terra, che avviene per strati successivi. Così facendo, il regime di sollecitazioni che si instaura nel rilevato strutturale con l'aumentare dei carichi, è tale da mobilitare la resistenza a trazione del rinforzo in virtù della sua aderenza per attrito con il terreno. 41

42 Sezione schematica di un muro in terra rinforzata Rinforzi Inclinazione del paramento Paramento esterno Rilevato strutturale Interasse dei rinforzi Rinforzi 42

43 STRUTTURE IN TERRA RINFORZATA CON RINFORZI METALLICI SISTEMA TERRAMESH È un sistema strutturale dove il rinforzo agisce assieme al terreno per aumentarne la resistenza. Il principio su cui si basa il Terramesh combina le proprietà strutturali del rinforzo in rete metallica disposto in strati successivi con quelle del terreno compattato. 43

44 Technical STRUTTURE IN TERRA RINFORZATA A PARAMENTO VEGETATO Masseria Crisci - Diga del Pertusillo - Montemurro (PZ)

45 STRUTTURE IN TERRA RINFORZATA A PARAMENTO VEGETATO Masseria Crisci - Diga del Pertusillo - Montemurro (PZ) Sezione schematica 45

46 SISTEMA TERRAMESH è costituito da elementi di rinforzo pre-assemblati Elementi del Terramesh System : Strutture per Terre Rinforzate con paramento in pietrame Elementi del Terramesh verde : Strutture per Terre Rinforzate con paramento vegetato 46

47 STRUTTURE IN TERRA RINFORZATA A PARAMENTO RINVERDIBILE Masseria Crisci - Diga del Pertusillo - Montemurro (PZ)

48 STRUTTURE IN TERRA RINFORZATA A PARAMENTO IN PIETRAME Fiume Noce - in corrispondenza del km SS 585 (PZ)

49 STRUTTURE IN TERRA RINFORZATA A PARAMENTO IN PIETRAME Software per il dimensionamento di Terre Rinforzate MACSTARS

50 STRUTTURE IN TERRA RINFORZATA A PARAMENTO IN PIETRAME Fiume Noce - in corrispondenza del km SS 585 (PZ) 50

51 STRUTTURE IN TERRA RINFORZATA A PARAMENTO IN PIETRAME Fiume Noce - in corrispondenza del km SS 585 (PZ) IN COSTRUZIONE PRIMA DELL INTERVENTO 51

52 STRUTTURE IN TERRA RINFORZATA A PARAMENTO IN PIETRAME Fiume Noce - in corrispondenza del km SS 585 (PZ)

53 OPERE TRASVERSALI

54 BRIGLIE Le briglie vengono impiegate per ridurre la pendenza dell alveo al fine di controllare erosione e trasporto solido. Briglie in gabbioni: resistenti, flessibili, facili da installare e ben inseribili nel paesaggio.

55 OPERE TRASVERSALI PER ESSERE ATTUATO IL PROGETTO RICHIEDE TRE TIPI DI ANALISI DEFINIZIONE DELLA PENDENZA DI SISTEMAZIONE VERIFICA IDRAULICA VERIFICA STATICA 55

56 PROFILO DEL LETTO DEL FIUME 1: letto del fiume originale 2: profilo del letto del fiume dopo la sistemazione 3: rampa a monte naturale L erosione è controllata abbassando la velocità dell acqua ad un valore per il quale essa non è più in grado di asportare il materiale che forma il letto e le sponde del fiume.. In pratica queste condizioni sono ottenute mediante la costruzione di una serie di gradoni (salti). 56

57 ALTEZZA DELLA BRIGLIA H=H1-H2=( H2=(i-i e )l NUMERO DI BRIGLIE n L = = I ( ) Li H i e In genere è preferibile costruire strutture piccole e vicine, piuttosto che grandi e distanziate. 57

58 VERIFICA IDRAULICA z0 = livello dell acqua sovrastante il salto dovuto all altezza altezza della diga zg = cresta del livello dell acqua in caso di condizioni critiche del flusso z3 = livello dell acqua al di sotto del salto z1 = livello del flusso al piede della diga zv = livello dell acqua alla faccia sottostante fb = profondità d erosione fg = livello della cresta (riferito al letto del fiume) Parametri Idraulici Dimensionamento della vasca di dissipazione 0.0 z0 fg zg zv fb z1 z3 z0 fg zg zv fb z1 Lbac Bacino di dissipazione non rivestito z2 fc z3 z0 fg zg zv fb Lg1 z1 Lbac Bacino di dissipazione rivestito z2 L12 fc z3 f3 58

59 VERIFICA STATICA Pt Swm Sam Pw Σ P Swv Sav ribaltamento scivolamento sifonamento capacità portante sottospinta idraulica Spwm Spwv Vw I gabbioni sono strutture permeabili che diventano impermeabili a causa dell ntasamento da parte del terreno trasportato dall acqua acqua.. Per questa ragione,, per i calcoli statici è necessario considerare una struttura impermeabile o semi impermeabile per stimare correttamente la distribuzione delle pressioni neutre. 59

60 PENNELLI

61 PENNELLI Sono la miglior soluzione all erosione dei corsi d acqua d caratterizzata da intenso trasporto solido.. L installazione di gabbioni trasversali permette la creazione di aree di Calma Idraulica" dove il trasporto solido diminuisce ed i sedimenti si depositano nelle zone erose del letto e delle sponde fluviali. c b a Sono suddivisi in tre tipi: a) ad asta semplice; b) a martello c) a baionetta

62 PENNELLI IL DIMENSIONAMENTO SI EFFETTUA ATTRAVERSO I SEGUENTI PASSI: 1. DEFINIZIONE DI MASSIMA DELLO SCHEMA DEI PENNELLI 2. LUNGHEZZA DELL OPERA 3. LUNGHEZZA DELL IMMORSAMENTO 4. SPAZIATURA DEI PENNELLI 7. DIREZIONAMENTO RISPETTO AL FLUSSO D ACQUAD 5. PROFILO LONGITUDINALE 6. FONDAZIONE 8. FORMA 9. SEZIONE TRASVERSALE 10. PANNELLO DI PROTEZIONE 62

63 SCHEMA DI MASSIMA LUNGHEZZA DELL OPERA A volte l allineamento l e la spaziatura dei pennelli opposti è fissata in modo che il loro asse si intersechi nel mezzo del letto del fiume. Sul piano molto spesso i pennelli sono diretti a valle, perché sono i più adatti per le protezioni spondali o per i fondali. L t LUNGHEZZA OPERA (< 1/4 LARGHEZZA ALVEO) L r LUNGHEZZA IMMORSAMENTO (10-25% LARGHEZZA ALVEO) L LUNGHEZZA TOTALE 63

64 SPAZIATURA LUNGO SPONDE RICURVE PENNELLO I A B PENNELLO II C PENNELLO III D PENNELLO K F PENNELLO VI E SPONDA EROSA SPONDA NUOVA 64

65 ORIENTAZIONE RISPETTO ALLA CORRENTE E SPAZIATURA LUNGO SPONDE RETTILINEE PENNELLO RIVOLTO A MONTE 9 < β < 14 Un pennello a monte è rivolto contro corrente e ha la proprietà di deviare lontano l acqua Sp = Lt PENNELLO PERPENDICOLARE 9 < β < 14 9 < β < 14 Sp = Lt Sp = Lt PENNELLO RIVOLTO A VALLE Un pennello a valle è inclinato secondo il verso della corrente ha invece la proprietà di attirare l acqua verso se stesso. E siccome non spinge l acqua verso il lato opposto, non deve mai 65 essere posto lungo una sponda concava

66 PLATEA DI FONDAZIONE FUNZIONE: allontanare l azione l erosiva dal piede LUNGHEZZA: volte la profondità massima dell erosione erosione DZ ΔZ Z = (B 1 /B 2 ) H (formula di Straub semplificata) ΔZ Z = 2.62(F) 2/3 (B 1 /B 2 )(1/θ) θ) H (Chee & Zaghloul 1972) PANNELLO EROSIONE B 1 = larghezza alveo prima intervento B 2 = larghezza alveo dopo intervento F= numero di Froude θ= angolo inclinazione pennello H= profondità corrente 66

67 Fiume Sinni Repellenti in cls distrutti per scalzamento - (PZ) PENNELLI 1960

68 Fiume Agri Montalbano Jonico (MT) PENNELLI 1967

69 Fiume Agri Tratto a monte SS 106 Jonica (MT) PENNELLI 1969

70 Fiume Agri Montalbano Jonico (MT) PENNELLI 1967

71 Fiume Agri Montalbano Jonico (MT) PENNELLI 1962

72 Fiume Agri Montalbano Jonico (MT) DIFESA SPONDALE CON PENNELLI 1966

73 Fiume Agri Tursi DIFESA SPONDALE 1965

74 Fiume Agri Montalbano Jonico (MT) DIFESA LONGITUDINALE 1966

75 Fiume Agri Tratto a monte SS 106 Jonica - (MT) DIFESA SPONDALE 1967

76 Fiume Basento Tratto a monte SS 106 Jonica - (MT) DIFESA SPONDALE 1966

77 Fiume Basento Tratto a monte SS 106 Jonica - (MT) DIFESA SPONDALE 1968

78 Fiume Basento Bernalda - (MT) DIFESA SPONDALE CON REPELLENTI 1959

79 Fiume Basento Bernalda - (MT) DIFESA SPONDALE CON REPELLENTI 1959

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83 PROBLEMA VECCHIO APPROCCIO (<1990) RINVERDIMENTO 1993 WWF RICERCA APPROCCIO DI BIO INGEGNERIA 83

84 COMPATIBILITÀ AMBIENTALE alberi Protezione in Terramesh o gabbioni Livello max. acqua Livello normale acqua Acqua profonda Cespugli ed erba Pennelli in gabbione Area di sedimentazione Rivestimenti in materassi Reno Macmat Rivestimento in materassi Reno Area di sedimentazione 84

85 COMPATIBILITÀ AMBIENTALE Gabbioni e materassi sono soggetti a integrazione spontanea naturale dovuta alla permeabilità dell acqua e alla vegetazione 85

86 Le strutture costruite su gabbioni e Materassi Reno, sono fondamentalmente permeabili e permettono il naturale movimento e filtrazione dell acqua acqua, indispensabile alla vita dell ecosistema ecosistema.. Il terreno fine si deposita in mezzo alle pietre di riempimento, facilitando la creazione di piante native. È possibile accelerare la crescita della vegetazione aggiungendo terreno al riempimento durante la costruzione. 86

87 Le talee possono essere inserite anche nelle strutture in Terramesh con notevoli vantaggi biotecnici ed ecologici

88 L idrosemina in suoli rinforzati non solo protegge contro l erosione ma permette anche una rapida crescita della vegetazione

89 NUOVI CRITERI DI PROGETTAZIONE

90 Situazione esistente

91 New design criteria APPROCCIO NATURALISTICO

92 APPROCCIO NATURALISTICO

93 CREAZIONE DI ZONE DI EROSIONE LOCALIZZATA E SEDIMENTAZIONE IN TRATTI RETTILINEI CANALIZZATI

94 CREAZIONE DI HABITAT DIFFERENTI

95 MACRA 1 - Protezioni spondali IL PROGRAMMA MACRA 1 / PROTEZIONI SPONDALI PER LA VERIFICA DI INTERVENTI DI SISTEMAZIONE IDRAULICA

96 MACRA 1 - Protezioni spondali CALCOLO IDRAULICO DEI CORSI D ACQUA D A PELO LIBERO MOTO VARIO: Le caratteristiche di velocità,, densità e pressione VARIANO, OLTRE CHE DA PUNTO A PUNTO, ANCHE IN UNO STESSO PUNTO NEL TEMPO. MOTO PERMANENTE In ogni punto della massa fluida in moto le caratteristiche di velocità,, densità e pressione NON VARIANO NEL TEMPO MA SOLO DA PUNTO A PUNTO. PROGRAMMA MACRA (Maccaferri River Analysis)

97 MACRA 1 - Protezioni spondali CALCOLO IDRAULICO DEI CORSI D ACQUA D A PELO LIBERO MOTO UNIFORME MOTO PERMANENTE CON PORTATA COSTANTE IN OGNI SEZIONE, IN ALVEO PRISMATICO DECLIVE NEL SENSO DEL MOTO E A PENDENZA COSTANTE, CON PELO LIBERO PARALLELO AL FONDO Q= Aχ Ri f Q= A B n i f (formula di Chezy ) (formula di Manning-Strickler Strickler)

98 MACRA 1 - Protezioni spondali CALCOLO IDRAULICO DEI CORSI D ACQUA D A PELO LIBERO GENERALITA Nel calcolo di una protezione spondale (progettazione o verifica) si può fare riferimento a due metodi generali per stabilire l ammissibilitl ammissibilità di un materiale, basati su: - VELOCITA V < V all - TENSIONI DI TRASCINAMENTO τ < τ all MACRA 1 utilizza il metodo delle TENSIONI DI TRASCINAMENTO.

99 MACRA 1 - Protezioni spondali CALCOLO IDRAULICO DEI CORSI D ACQUA D A PELO LIBERO FINE LAVORI: (n, τ amm ) minimi Dal punto di vista ingegneristico è la situazione più critica alla quale occorre fare riferimento nelle verifiche di resistenza delle protezioni spondali. τ b < τ c (al fondo) τ m < τ s (sulla sponda) A REGIME: (n, τ amm ) massimi Situazione a cui fare riferimento nella verifica della sezione allo smaltimento della portata di progetto Q= A B n i f > Qp

100 MACRA 1 - Protezioni spondali CALCOLO IDRAULICO DEI CORSI D ACQUA D A PELO LIBERO IL PROGRAMMA MACRA 1-PROTEZIONI 1 SPONDALI PROPONE I VALORI DI SCABREZZA E DI RESISTENZA AL TRASCINAMENTO RELATIVI ALLA SITUAZIONE A FINE LAVORI E VIENE LASCIATA AL PROGETTISTA L ESECUZIONE DELLE VERIFICHE CON I VALORI RELATIVI ALLA SITUAZIONE A REGIME

101 MACRA 1 - Protezioni spondali CALCOLO DELLE FORZE DI TRASCINAMENTO τ τ = γ Ri b w f γ ( ) = Y z i b w max i f (al fondo) (al fondo) ( ) τ = γ Y z i m w i f 0,75 max (sulla sponda rettilinea) τ ( ) = K075, γ Y z i m w max i f (sulla sponda in curva)

102 MACRA 1 - Protezioni spondali CALCOLO IDRAULICO DEI CORSI D ACQUA D A PELO LIBERO Sezione trasversale Segmento i-esimo θ f gl gs 1 θ ss f f gs gd Per ogni tratto vengono calcolate velocità media v mi e numero di Froude F i v mi 7 6 θ = sd Q p A i f gr θ gd F i = v mi g A b i i bi3 bi2=ai3 Li3 Li2 bi1=ai2 a b Li1 ai1 fi

103 MACRA 1 - Protezioni spondali CALCOLO DELLE FORZE DI TRASCINAMENTO τ τ = γ Ri b w f γ ( ) = Y z i b w max i f (al fondo) (al fondo) ( ) τ = γ Y z i m w i f 0,75 max (sulla sponda rettilinea) τ ( ) = K075, γ Y z i m w max i f (sulla sponda in curva)

104 MACRA 1 - Protezioni spondali CALCOLO DELLE FORZE DI TRASCINAMENTO K, rapporto tra tensione tangenziale sulla sponda esterna e tensione tangenziale media Effetto della curvatura del corso d acqua d sulla tensione agente sulla sponda esterna

105 MACRA 1 - Protezioni spondali CALCOLO DELLE FORZE DI TRASCINAMENTO (al fondo) In caso di materiale non coesivo non situato su un fondo orizzontale, occorre tenere conto della riduzione della tensione massima ammissibile di trascinamento (dovuta all effetto della pendenza della sponda) mediante un coefficiente correttivo: τ s τ m = τ 1 c τ s sin sin 2 2 ϑ ϕ (sulla sponda) ϕ = angolo di attrito interno del materiale (non coesivo) che costituisce la sponda θ = angolo di inclinazione della sponda sull orizzontale τ c = tensione massima ammissibile sui tratti orizzontali τ s = tensione massima ammissibile sulle sponde

106 Technical MACRA 1 - Protezioni spondali CALCOLO DELLE FORZE DI TRASCINAMENTO RESISTENZA DEL MACMAT-R IN FUNZIONE DEL TEMPO DI PIENA

107 MACRA 1 PRINCIPALI TECNICHE DI INGEGNERIA NATURALISTICA

108 MACRA 1 - Protezioni spondali TENSIONI AMMISSIBILI SULLE PROTEZIONI A FINE LAVORI PRODOTTI MACCAFERRI n (s/m 1/3 ) τc (N/m 2 ) Gabbioni 50 cm Materassi Reno15-17 cm Materassi Reno cm Materassi Reno 30 cm Materassi Reno bitumati cm Macmat-R (a) TECNICHE DI I.N. Sabbia fine (<0.2 mm) Ghiaietto (< 2 cm) Sabbia e ciottoli Ciottoli e ghiaia Cotici erbosi Talee - Arbusti Copertura diffusa Viminate-Graticciate spondali Ribalta viva Massi con talee (b) (c) (a): funzione del tempo di piena (b): dipende dalla forma e dalle dimensioni del pietrame utilizzato (c): dipende dalle dimensioni del pietrame utilizzato

109 MACRA 1 - Protezioni spondali TENSIONI AMMISSIBILI SULLE PROTEZIONI vegetativo) PRODOTTI MACCAFERRI n(s/m 1/3 ) τc (N/m 2 ) Gabbioni 50 cm (d) Materassi Reno15-17 cm (d) Materassi Reno cm (d) Materassi Reno 30 cm (d) Materassi Reno bitumati cm (d) Macmat-R (d) TECNICHE DI I.N. Sabbia fine (< 0.2 mm) 0.02 (d) > 2 Ghiaietto (< 2 cm) 0.02 (d) > 14.7 (d) Sabbia e ciottoli 0.03 (d) > 29.4 (d) Ciottoli e ghiaia (d) > 49(d) Cotici erbosi 0.05 (d) 29.4 Talee - Arbusti (d) 58.9 Copertura diffusa (d) Viminate-Graticciate spondali (d) 49 Ribalta viva (d) 98.1 Massi con talee (d) (e) (b): dipende dalla forma e dalle dimensioni del pietrame utilizzato (c): dipende dalle dimensioni del pietrame utilizzato A REGIME (dopo il 3 periodo

110 MACRA 1 - Protezioni spondali INPUT DATI GENERALI DEL CORSO D ACQUAD

111 MACRA 1 - Protezioni spondali SCELTA DELLA TIPOLOGIA DELLA SEZIONE TRASVERSALE

112 MACRA 1 - Protezioni spondali INPUT DEI DATI SPECIFICI DI TRATTO

113 MACRA 1 - Protezioni spondali INPUT DEI DATI SPECIFICI DI TRATTO

114 MACRA 1 - Protezioni spondali INPUT DEI DATI SPECIFICI DI TRATTO : SCELTA DELLA TIPOLOGIA DI PROTEZIONE

115 MACRA 1 - Protezioni spondali INPUT DEI DATI SPECIFICI DI TRATTO : SCELTA DELLA TIPOLOGIA DI PROTEZIONE

116 MACRA 1 - Protezioni spondali SCELTA DELLA TIPOLOGIA DI PROTEZIONE: TIPOLOGIA GENERICA

117 MACRA 1 - Protezioni spondali ANTEPRIMA GRAFICA E RISULTATI IDRAULICI DI SEZIONE

118 MACRA 1 - Protezioni spondali RISULTATI IDRAULICI: SCALA DI DEFLUSSO

119 MACRA 1 - Protezioni spondali RISULTATI: VERIFICA DELLE TENSIONI AMMISSIBILI