PROGETTO DEFINITIVO. IL PROGETTISTA Geom. Carluccio Bottero

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2 Calcolo di verifica delle tubazioni alle forze ovalizzanti 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 di Via Rossigni e di Via Dante, poiché direttamente soggette a carichi dinamici. Nell'ipotesi considerata il calcolo del carico esterno è dato dalla somma di: - Carico del terreno (qt) - Carico di traffico o carichi mobili (qm) - Acque di falda (qf) Per H (1,02-0,315) mt 0,705 e B (base trincea di scavo) mt 0,60, siamo nella condizione di "trincea infinita" o di "sottoterrapieno", ricorrendo uno dei seguenti limiti geometrici: B 10D (ove D 0,315 mt); B H/2 (ove H/2 0,3525) CARICO DEL TERRENO In questo caso il carico del terreno è dato da: qt cd1*y*h dove per: cd1 coefficiente di carico per il riempimento di trincea infinita 1 y Kg H 0,705 Qt 1*2.000*0, Kg/mq CARICO MOBILE Assumendo per ipotesi nella quale sono previsti passaggi di autocarri pesanti, il carico mobile qm varrà: qm 3 P * (H+D/2)² 2π * P Kg (situazione nella quale sono previsti passaggi di autocarri pesanti) D diametro nominale condotta mt 0,315 H altezza del riempimento dalla generatrice superiore del tubo mt 0,705 coefficiente correttivo pari a 1+0,30H 1,2115 sostituendo: qm * (0,705+0,1575) 6,28 ² *1,2115 Kg/mq Il carico totale Q per unità di superficie varrà pertanto: Q qt+qm Kg/mq

3 INTERAZIONE TUBO TERRENO Le flessioni y e x del tubo sottoposto a carico Q sono rette dalla formula di Spangler y N Y * Q * D³ 8*E*I x N X * Q * D³ 8*E*I I momento d'inerzia della parete del tubo S³/12 (S spessore tubo) per tubi lisci E modulo di elasticità del materiale costituente il tubo N Y e N X coefficienti variabili in funzione di α e β α angolo di distribuzione del carico β angolo di supporto letto di posa Ponendo α 180 (carico distribuito sull'intera sezione del tubo) e quindi β 180, si ricava dal diagramma delle deformazioni un valore di N Y N X 0,083, per cui sostituendo avremo: Y X 0,083 * Q * D³ 8*E*I Che per effetto dell'attenuazione delle deformazioni ad opera del comportamento del terreno ed in presenza di tubazioni lisce, diventerà: y X 0,1575 * Q E*(S/D) ³+0,0915*E1 Q (carico unità superficie) Kg/mq E *10 4 Kg/mq modulo elastico tubo S/D (spessore/diametro) modulo elastico terreno 0,0061/0,315 0,0194 E1 modulo elastico del terreno 9 * 10 4 α1 *(H+4) Dove per indice Proctor 90% e α1 1,50 E ,50 *(0,705+4) Che sostituendo:

4 y X 0,1575 * , , , ,87 0, ,93% < del valore di tolleranza medio del 5% per tubazioni della serie 303/1 Tale verifica è valida per la deformazione iniziale e cioè T0. Per tenere conto delle variazioni nel tempo, sia delle caratteristiche del PVC, sia del comportamento del terreno, si inserisce nella suddetta formula un coefficiente T2, ottenendo: y X 0,1575 *T* Q E/T*(S/D) ³+0,0915*E1 Che sostituendo diventerà: y X 0,1575 *2* , , , ,87 0, ,87% Ancora minore del valore di tolleranza max del 10% dopo 2 anni, per tubazioni della serie 303/1. Nel calcolo, al fine di un maggior coefficiente di sicurezza, non si è tenuto conto che l intera carreggiata stradale sarà incrementata con sottofondo in calcestruzzo dello spessore di cm. 15.

5 Calcolo idraulico e verifica diametro della condotta Il calcolo dei canali di fognatura si esegue secondo le modalità riguardanti le condutture con funzionamento a pelo libero, per quanto riguarda specificatamente le opere fognarie la determinazione più problematica rimane il calcolo della portata che l'opera deve smaltire. Si calcolano separatamente le portate bianche da quelle nere; quest'ultime sono determinabili con sufficiente determinazione facendo riferimento alle portate od ai consumi pro-capite calcolati per il dimensionamento dell'acquedotto: è intuibile infatti che le portate nere sono in stretta relazione con le portate dell'acquedotto. Tenuto conto delle perdite che si determinano nel trasferimento del liquido, non ultime quelle per evaporazione e dirottamento sulla fognatura bianca, si può valutare la portata nera che perviene alla fogna, pari all'80% di quella erogata dall'acquedotto. Tratto fognatura (diametro 315 mm) Il calcolo si conduce facendo riferimento al bacino di raccolta sotteso dalla sezione di fognatura oggetto del calcolo. Se indichiamo con: - dmax la dotazione di max consumo giornaliero per utente erogata dall'acquedotto - N il numero degli abitanti nel bacino di calcolo.(in base alle indicazioni del P:R:G: vigente si sono calcolati 100 abitanti per Ha, arrotondando per eccesso a 200 abitanti) Avremo per la fognatura nera una portata media pari a: qn,media 0,8 *dmax* N 0,8 *300* ,5556 l/sec Per ottenere la portata massima occorre incrementare il valore della portata media usando un coefficiente moltiplicativo (Kf) valutabile, in riferimento al rapporto (Ka) fra le portate massima e media dell'acquedotto: Kf Kacquedotto (per gli elementi di fognatura periferici) Kf ½Kacquedotto (per gli elementi di fognatura principali) Kacquedotto Ka qmax / qmedia In conclusione avremo, per elementi periferici, il seguente valore: qmax 3* qmedia 0,5556 * 3 1,67 lt/sec PORTATA ACQUE NERE La portata delle acque bianche si determinano tenendo conto delle precipitazioni tipiche della zona. Trascurando le precipitazioni eccezionali, si valuteranno le portate di afflusso meteorico registrate in occasione di piogge con intensità ricorrente almeno una volta ogni due anni in un periodo almeno di venti, trent'anni. La portata di afflusso meteorico viene determinata conoscendo l'altezza media di

6 pioggia per unità di tempo, registrata in occasione degli eventi piovaschi determinati come sopra, nonché l'area del bacino di invaso sotteso dalla sezione di condotta fognaria in esame. In definitiva avremo una portata bianca, media, pari a: Pb,media hm * A - hm è l'altezza di pioggia caduta nell'unità di tempo espressa in mm/ora - A è la superficie del bacino di invaso espressa in Ha Per ottenere la portata di afflusso meteorico in lt/sec, avremo: Pb,media hm * A 70 *1,00 0,36 0,36 194,44 lt/sec La portata così calcolata non è costante durante l'evento piovasco, ma varia da un minimo ad un massimo e quindi decresce nuovamente fino al termine della pioggia. Si è supposto che tale portata arrivi alla fogna interamente, infatti sono minime le dispersioni che si possono avere attraverso i terreni. Nella fogna registreremo il massimo invaso durante la curva di esaurimento della pioggia ed inoltre tale invaso rimarrà pressochè costante per un certo periodo di tempo. Il volume di acqua caduto verrà cioè smaltito dalla fogna in tempi maggiori. La portata massima di fogna, risulterà, comunque, uguale alla massima portata di afflusso meteorico. In conclusione, non tenendo conto dell "effetto di regimazione" che avviene nel bacino e delle perdite per infiltrazione nei terreni permeabili, la massima portata che si registra nella fogna è circa pari a: Pb,max Pb,media * (0,9 1) 194,44 * ,44 lt/sec PORTATA ACQUE BIANCHE Nel caso di canalizzazione unica (fognatura di tipo misto) il massimo apporto liquido alla fogna si registra in ipotesi di evento piovasco nel giorno di massima erogazione dell'acquedotto. In tal caso la massima portata che la fognatura dovrà sopportare vale: Qf,max qn.max + Pb,max 1, ,44 196,11 lt/sec PORTATA MAX Per calcolare la massima portata che può essere smaltita, si determina innanzitutto il raggio idraulico, prendendo come riferimento il tratto di tubazione più svantaggiosa e cioè il tratto di via Dante con mm315 pendenza 4,00%: R ² A (π 4 ) 1 1 C (π ) 4 4 0,315 0,08 m

7 La portata, tenuto conto che il valore massimo lo si ottiene al 90% di riempimento in altezza del tubo e che tale massimo vale il 108% della portata a bocca piena, è: Q 1,08 * A * χ * \ R * i Adottando la formulazione di Manning per il coefficiente χ abbiamo: χ 1 n \ 6 R Dove per tubazioni lisce o con pareti molto levigate n 0,010, sostituendo: χ 1 0,01 \ 6 0,08 65,64 Per cui: Q 1,08 * 0,1575 * 65,64 * \ 0,08 * 4,00% 631,61 lt/sec > 194,44 lt/sec Verificata 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. Canelli, 8 Gennaio 2007 IL PROGETTISTA Geom. Carluccio Bottero

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