LAVORI DI CUI ALLA SITUAZIONE D URGENZA RELATIVA ALLA FOGNATURA

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2 Maggio 2013

3 Sommario 1 PREMESSE INTERAZIONI TUBI FLUIDO TRASPORTATO Caratterizzazione fisica, chimica e sanitaria dei fluidi da trasportare INTERAZIONE TUBAZIONE TERRENI DI POSA Caratterizzazione geologica e geotecnica dei terreni interessati dal tracciato delle tubazioni STUDIO IDRAULICO Tipo e sezione delle tubazioni impiegate Esame dei diversi possibili schemi idraulici di funzionamento VERIFICHE DI SICUREZZA Modalità di posa in opera delle tubazioni Dimensionamento statico delle tubazioni in calcestruzzo armato con Liner in HDPE Dati di progetto Metodologia di verifica per le tubazioni in calcestruzzo armato Verifica delle tubazioni in calcestruzzo armato Dimensionamento statico delle tubazioni in ghisa sferoidale Dati di progetto Metodologia di verifica per le tubazioni in ghisa sferoidale Verifica delle tubazioni in ghisa sferoidale in progetto ANALISI DELLE SITUAZIONI AMBIENTALI Nord Milano Consult srl Pag. 1/27

4 1 PREMESSE Il territorio del Comune di comunale, e di conseguenza il sistema fognario, è diviso in due parti dal Naviglio Grande e l unico punto di collegamento è rappresentato dal ponte che collega P.za 4 Giugno (a monte) e Via XXV Aprile (a valle). Il manufatto di attraversamento fognario è costituito da un condotto scatolare in mattoni, con sezione di dimensioni cm 70x150, risalente agli anni 70/ 80, con funzionamento a sifone. Tale manufatto ha presentato negli ultimi anni, in occasione di eventi meteorici intensi, alcune evidenti criticità, che hanno provocato fenomeni di rigurgito nella tubazione proveniente da P.zza Falcone Borsellino con conseguenti allagamenti dell area ed in particolare del piano seminterrato della scuola primaria, rendendolo inagibile. Con nota 15/05/2013 prot il Comune di Area Tecnica Lavori Pubblici comunicava l avvenuta presa d atto del progetto definitivo dei lavori di cui trattasi, giusta deliberazione della Giunta Comunale n.57 in data 14/05/2013. Per tanto la scrivente società ha redatto il presente progetto esecutivo, che rappresenta l ingegnerizzazione del progetto definitivo redatto nel gennaio La presente relazione è stata redatta ai sensi del D.M. 12/12/1985, concernente le norme tecniche per la progettazione, l esecuzione e il collaudo delle tubazioni di cui alla Legge 02/02/1974 n. 64, al fine di garantire l idoneità e la sicurezza nel tempo delle opere in progetto. Nord Milano Consult srl Pag. 2/27

5 2 INTERAZIONI TUBI FLUIDO TRASPORTATO 2.1 Caratterizzazione fisica, chimica e sanitaria dei fluidi da trasportare Per poter analizzare le interazioni tra le tubazioni utilizzate e il fluido trasportato, risulta necessaria una caratterizzazione fisica, chimica e sanitaria di quest ultimo. A questo proposito si sono considerati i valori di qualità delle acque reflue domestiche presenti in letteratura 1, di seguito riportati: BOD 5 Solidi sospesi Azoto totale Fosforo totale 80 g/ae*d 90 g/ae*d 15 g/ae*d 4 g/ae*d I liquami risultano quindi essere un fluido scarsamente aggressivo nei confronti delle tubazioni normalmente utilizzate per la realizzazione delle reti di nera. Inoltre, anche se durante l arco della giornata si possono avere variazioni dei parametri sopra elencati, con valori più bassi durante la notte e valori più elevati durante il giorno, i valori medi si possono ritenere sufficientemente costanti nel tempo. Le tubazioni utilizzate nel presente progetto esecutivo sono: tubazioni in calcestruzzo vibrocompresso armato; tubazioni in ghisa sferoidale. 1 Paletti A. a altri Sistemi di fognatura 1997 Hoepli (Milano) Nord Milano Consult srl Pag. 3/27

6 3 INTERAZIONE TUBAZIONE TERRENI DI POSA 3.1 Caratterizzazione geologica e geotecnica dei terreni interessati dal tracciato delle tubazioni Al fine di verificare la fattibilità delle opere in progetto, in ottemperanza alla normativa vigente, in relazione alle caratteristiche geologiche, idrogeologiche, sismiche e geotecniche dei terreni è stata eseguita nel dicembre 2012 una specifica indagine a firma della dott.sa geol. Emanuela Miola. I dati di carattere geologico ed idrogeologico sono stati desunti, oltre che dall'esame degli studi geologici esistenti (studio geologico annesso al P.G.T. redatto nel gennaio 2012 ed indagini penetrometriche per intervento area per attività ricreative in fregio al Naviglio Grande, effettuate nel dicembre 2007 ), dal sondaggio geognostico a carotaggio continuo realizzato in P.za Falcone e Borsellino nel mese di dicembre Dalla campagna di indagine eseguita si è ricavato il modello geologico tecnico del sottosuolo che ha evidenziato la presenza di n.3 unità litotecniche prevalenti: Unità Litotecnica A: presente da piano campagna fino alla profondità di 1,80 m, costituita da materiale di riporto e limo argilloso sabbioso; Unità Litotecnica B: presente da 1,8 m fino alla profondità di 4,4 m, costituita da sabbia media, con tracce di limo, inglobante ghiaia medio piccola e qualche ciottolo (SW); Unità Litotecnica C: presente al di sotto (da 4,4 m), costituita da ghiaia e sabbia grossolana passante a sabbia fine debolmente limosa, inglobanti ciottoli (GP GM). Durante l esecuzione del sondaggio è stata riscontrata la presenza di acque sotterranee dalla profondità di 4,25 m, con risalita all interno del piezometro fino alla profondità di 3,5 m. La falda per le sue caratteristiche idrogeologiche è soggetta ad escursioni piezometriche stagionali anche di 1 2 m. In particolare si può manifestare una risalita durante l attivazione del Naviglio Grande e/o durante periodi interessati da precipitazioni prolungate ed intense. Gli esiti delle analisi chimiche condotte sui campioni di terreno, prelevati durante l esecuzione dello scavo di ispezione, hanno evidenziato, per tutti gli analiti selezionati, valori di concentrazione, riferiti alla totalità del campione, inferiori alle Concentrazioni Limite stabilite dal D.lgs. 152/06 (allegato 5 al Titolo V Parte IV tab. 1 colonna A) per le aree ad uso verde pubblico, privato e residenziale. Si rimanda all Allegato 2.1 Indagine geognostica per ulteriori dettagli sull indagine eseguita. Nord Milano Consult srl Pag. 4/27

7 4 STUDIO IDRAULICO 4.1 Tipo e sezione delle tubazioni impiegate Nel presente progetto esecutivo sono state utilizzate per i collettori comunali tubazioni circolari: in calcestruzzo vibrocompresso armato con diametro nominale di mm.400 per il tratto di Via Dante a monte del nuovo sifone in progetto sotto il Naviglio Grande e di mm.1000 per la restante parte del tratto in Via Dante; in ghisa sferoidale con diametro nominale di mm.1000 per il tratto di attraversamento sotto il Naviglio Grande e per il tratto di attraversamento sotto il percorso pedonale in prossimità della scuola elementare. Le scelte dei materiali sono dipese dal tipo di fognatura e dalle caratteristiche di impermeabilità e tenuta richieste e dal tipo di fognatura: Tubazioni in calcestruzzo armato: l utilizzo di tali tubazioni garantisce la durata anche in tempo di asciutto, oltre che l impermeabilità e la tenuta in ogni condizione; Tubazioni in ghisa sferoidale con rivestimento interno in malta di cemento alluminoso: l utilizzo di tali tubazioni è stato dovuto alla necessità di garantire praticità di intervento ed elevati gradi di impermeabilità e tenuta bidirezionale nelle zone di attraversamento del Naviglio Grande. La scelta della forma circolare è dovuta alla praticità di tale forma ed all assenza di condizioni di trasporto particolari o di sedi stradali troppo strette tali da impedirne l utilizzo. 4.2 Esame dei diversi possibili schemi idraulici di funzionamento Oltre agli elementi condizionanti dovuti alla rete già esistente, le studio dei possibili schemi idraulici di funzionamento è stato condotto tenendo conto di: Topografia della zona Profondità dei condotti già esistenti Caratteristiche ed ubicazione dei punti di scarico Esistenza di altri servizi interrati Scelta del funzionamento della rete a gravità, per eliminare costi dovuti all energia elettrica ed alla manutenzione richieste dalle stazioni di sollevamento. Per i calcoli delle portate sono stati considerati i valori massimi previsti in base al numero di abitanti equivalenti e le previsioni sono state fatte al cinquantennio, riprendendo tale termine dalla Circ.Min.LL.PP. Pres.Cons.Sup.LL.PP. Serv.Ten.Centr. 7/1/1974 n Istruzioni per la progettazione delle fognature e degli impianti di trattamento delle acque di rifiuto, la popolazione al cinquantennio è stata assunta pari risultante dalle previsioni di sviluppo urbanistico della pianificazione comunale. Nord Milano Consult srl Pag. 5/27

8 La variabilità delle portate e, conseguentemente dei tiranti idrici e delle velocità di scorrimento è tale da escludere fenomeni legati alle sollecitazioni di colpo di ariete e all erosione dei canali. Nord Milano Consult srl Pag. 6/27

9 5 VERIFICHE DI SICUREZZA Nella presente verifica statica di sicurezza vengono verificate le condizioni di stabilità di condotte posate in trincea aperta con la tecnica tradizionale. Sulla base delle condizioni di posa ipotizzate nel progetto, vengono esaminate le sezioni staticamente più sollecitate dall insieme dei carichi permanenti e dei sovraccarichi accidentali. 5.1 Modalità di posa in opera delle tubazioni Nel presente progetto si è adottato il seguente sistema di posa: Sottofondo per circa 20 cm. in sabbia/ghiaietto per le tubazioni in cls nel tratto compreso tra la cameretta 471 e la cameretta 472; Sottofondo per circa 20 cm. e rinfianco fino a metà tubo in sabbia/ghiaietto per le tubazioni in cls nel tratto compreso tra la cameretta 51 e la cameretta 471 e nel tratto compreso tra la cameretta 473 e la cameretta 388*; Trincea a fondo piatto per le tubazioni in ghisa sferoidale. 5.2 Dimensionamento statico delle tubazioni in calcestruzzo armato con Liner in HDPE Dati di progetto Tubi in calcestruzzo armato conformi norme pren 1916, UNI EN 9858, UNI 8981/1 a 7, DIN 4035: tubazioni in calcestruzzo armato vibrocompresso (C 40/50 N/mm 2 B 450 C) con giunzione del tipo a bicchiere a perfetta tenuta idraulica, complete di giunto incorporato nel getto in gomma sintetica conforme alla norma UNI EN 681 1, rivestite internamente con liner in polietilene ad alta densità HDPE e con classe di resistenza 110 kn/m 2 per le tubazioni DN 1000 e 135 kn/m 2 per le tubazioni Dn 400 mm. Diametro DN 400 mm DN 1000 mm Metodologia di verifica per le tubazioni in calcestruzzo armato La verifica statica per le tubazioni in calcestruzzo armato in progetto viene effettuata ipotizzando queste condotte abbiano comportamento rigido. Nelle tubazioni rigide la resistenza massima sotto carico è limitata da uno stato limite ultimo di rottura senza deformazione significativa della sezione; tale carico di rottura per schiacciamento dipende sia dal materiale costituente la condotta sia dalle caratteristiche geometriche della medesima (diametro e spessore). La resistenza a rottura di una tubazione rigida dipende in modo Nord Milano Consult srl Pag. 7/27

10 sostanziale dalle modalità di posa e rinterro: infatti la reazione del terreno che contrasta l ovalizzazione del tubo contribuisce a migliorarne la stabilità. Per la determinazione dei carichi ovalizzanti agenti sulle tubazioni rigide si fa riferimento alla norma UNI 7517/76 Guida per la scelta della classe dei tubi per condotte di amianto cemento sottoposte a carichi esterni e funzionanti con o senza pressione interna. Calcolo del carico dovuto al rinterro La norma UNI 7517/76 calcola il carico dovuto al rinterro conformemente alle ipotese ed ai risultati ottenuti da Spangler: tale carico viene calcolato in maniera differente a seconda che la posa sia in trincea stretta o in trincea larga. Un tubo avente diametro esterno D è posato in trincea stretta se la larghezza della trincea a livello della generatrice superiore del tubo B e l altezza del rinterro sopra questa generatrice H, rispettano una delle seguenti condizioni: B 2 D H 1,5 B (1 a condizione) 2 D < B < 3 D H 3,5 B (2 a condizione) Un tubo è posato in trincea larga quando B, D e H non rispettano nessuna delle condizioni sopra indicate. Il valore del carico verticale dovuto al rinterro in condizioni di posa di trincea stretta è dato da: Q ST C B t t 2 in cui: Q ST è carico verticale sul tubo in N/m; Deve sempre essere maggiore del peso del prisma di terreno sovrastante la tubazione dato da D H ; t t è il peso specifico del rinterro in N/m 3 ; B è la larghezza della trincea a livello della generatrice superiore del tubo in m; C t è il coefficiente di carico del terreno nella posa in trincea stretta dipendente da H/B e calcolato come: 2kH / Btg ' 1 e Ct 2k tg' in cui: Nord Milano Consult srl Pag. 8/27

11 2 k tg 45 / 2 con angolo d'attrito interno del rinterro; ' angolo d'attrito tra il rinterro e il terreno naturale, assunto pari a Il valore del carico verticale dovuto al rinterro in condizioni di posa di trincea larga è dato da: in cui: Q ewt è carico verticale sul tubo in N/m; Q ewt C D e t è il peso specifico del rinterro in N/m 3 ; D è il diametro esterno del tubo in m; C e è il coefficiente di carico del terreno nella posa in trincea larga dipendente da H/D e calcolato come: C e H / D 0,33 H / 2 H D 0,1 0,85 D per H/D 2,66 C e 0,1 1,68 / per H/D > 2,66 t 2 Calcolo del carico dovuto ai sovraccarichi mobili verticali Il carico sulla generatrice superiore del tubo generato da un carico mobile agente in superficie viene calcolato con al teoria di Boussinesq, analogamente alle tubazioni rigide, valida nell ipotesi di terreno elastico, omogeneo e isotropo. Il carico sulla generatrice superiore del tubo, dovuto al transito di un mezzo circolante, si effettua in maniera diversa a seconda che si tratti di un sovraccarico verticale distribuito (ad esempio trattori a cingoli) o di un sovraccarico verticale concentrato (veicoli su ruote). L effetto di un sovraccarico mobile distribuito viene calcolato secondo la normativa UNI 7517 come: P C p D vd d in cui: P vd è il carico verticale sulla generatrice superiore del tubo in N/m; C è il coefficiente di sovraccarico mobile, funzione delle dimensioni dell orma e dell altezza del rinterro; per il mezzo cingolato si assume C d = 0,215 H -1,489. p d è il sovraccarico mobile distribuito in N/m 2 ; per il mezzo cingolato si assume p d = N/m 2. D è il diametro esterno del tubo in m; è il fattore dinamico calcolato come: per strade e autostrade per ferrovie d Nord Milano Consult srl Pag. 9/27

12 L effetto di un sovraccarico mobile concentrato viene calcolato secondo la normativa UNI 7517 come: P p D vc v in cui: P vc è il carico verticale sulla generatrice superiore del tubo in N/m; p v è la pressione verticale a livello della generatrice superiore del tubo dovuta si sovraccarichi mobili concentrati in N/m 2 ; si assume: p v = H -1,206 per il convoglio HT45 (massa=45t, 3 assi, sovraccarico ruota anteriore e posteriore 7.500kg) per circolazione su strada o autostrada; p v = H -1,518 per il convoglio LT6 (massa=6t, 2 assi, sovraccarico ruota anteriore 1.000kg e posteriore 2.000kg) per circolazione su strade carrarecce. D è il diametro esterno del tubo in m; è il fattore dinamico calcolato come: per strade e autostrade per ferrovie Calcolo del carico dovuto alla massa d acqua contenuta nel tubo Il carico verticale sulla generatrice superiore del tubo dovuto alla massa d acqua contenuta nel tubo riempito per ¾ viene calcolata, secondo la norma UNI 7517, come: in cui: P vc è il carico in N/m; d è il diametro interno del tubo in m. P a d 2 Calcolo del carico dovuto alla pressione idrostatica esterna Nel caso in cui la tubazione è posta sotto il livello della falda freatica, essa è sottoposta ad una pressione idrostatica esterna calcolata secondo la normativa francese Ouvrages d assainissement Fascicule n.70 come: Q H D / 2 D w in cui: D è il diametro esterno del tubo in m; w è il peso specifico dell acqua in N/m 3 ; H w è l altezza della superficie libera della falda sulla sommità della tubazione in m. w w Nord Milano Consult srl Pag. 10/27

13 Valutazione del coefficiente di posa per tubazioni rigide Il carico ovalizzante risultante che provoca rottura per schiacciamento di una tubazione interrata rigida è sempre maggiore del carico di rottura ottenuto con la prova di laboratorio fornito dalle case produttrici. Ciò è dovuto sia al miglioramento del comportamento statico della tubazione offerto dalla reazione anti ovalizzante del materiale di rinfianco sia al fatto che il carico risulta applicato in maniera distribuita sulla tubazione e non concentrata sulla generatrice superiore. Di questo effetto stabilizzante si tiene sinteticamente conto tramite il coefficiente di posa K maggiore di 1. Indicato con Q il carico di rottura per schiacciamento ottenuto in laboratorio e con Q r il carico di rottura in trincea, risulta: Q K. Q r Nella figura seguente sono indicati alcuni tipi di possa con i relativi coefficienti di posa K. VERIFICA STATICA DI TUBAZIONI FLESSIBILI Per le tubazioni rigide la stabilità è verificata se risulta: K Q in cui: Q t è il carico esterno totale di schiacciamento agente sulla tubazione interrata; K è il coefficiente di posa; Q è il carico di rottura per schiacciamento garantito; Q t Nord Milano Consult srl Pag. 11/27

14 è il coefficiente di sicurezza allo schiacciamento assunto pari a 1, Verifica delle tubazioni in calcestruzzo armato Di seguito si riportano i calcoli, con la metodologia esposta, delle verifiche statiche per i tubi in calcestruzzo armato. Nord Milano Consult srl Pag. 12/27

15 Verifica tubazione DN 400 Tratto ramo Via Dante Dati di input DN 400 mm Diametro nominale materiale Cls armato DE 496 mm Diametro esterno DI 400 mm Diametro interno s 58 mm Spessore 135 N/m 2 classe di resistenza Carico dovuto al Reinterro B 1,70 m larghezza trincea H 1,25 m altezza rinterro t 15,6 kn/m 3 peso specifico rinterro Trincea larga 28 angolo d'attrito interno del terreno ' 28 angolo d'attrito tra rinterro e terreno naturale k 0,36 C t 0,641 coefficiente di carico del terreno nella posa in trincea stretta Q ST 28,88 kn/m carico verticale dovuto al rinterro in trincea stretta t D H 9,67 kn/m peso prisma di terreno sopra condotta H/D 2,52 Q ewt 16,65 kn/m carico verticale dovuto al rinterro in trincea larga Carico dovuto ai sovraccarichi verticali mobili 1,240 fattore dinamico p d 0 N/m 2 sovraccarico mobile distribuito C d 0,154 coefficiente di sovraccarico mobile P vd 0,00 kn/m Carico mobile distribuito p v N/m 2 pressione verticale su tubo x carichi mobili P vc 20,25 kn/m Carico mobile concentrato Carico dovuto alla massa d'acqua contenuta nel tubo P a 0,93 kn/m Carico dovuto alla massa d'acqua contenuta nel tubo Carico dovuto alla pressione idrostatica esterna H w 0 m altezza falda sopra tubo g w 1 kn/m 3 peso specifico acqua Q w 0,123 kn/m Carico dovuto alla pressione idrostatica esterna Verifica di canalizzazioni rigide allo stato limite ultimo di resistenza k = 1,5 Coefficiente di posa Q 54 kn/m carico di rottura per schiacciamento tubazione Q r 81 kn/m carico di rottura in trincea Q t 37,95 kn/m carico esterno totale di schiacciamento sulla canalizzazione Nord Milano Consult srl Pag. 13/27

16 Verifica tubazione DN 1000 Tratto ramo Parco Polifunzionale Dati di input DN 1000 mm Diametro nominale materiale Cls armato DE mm Diametro esterno DI mm Diametro interno s 108 mm Spessore 110 N/m 2 classe di resistenza Carico dovuto al Reinterro B 2,40 m larghezza trincea H 0,337 m altezza rinterro t 16 kn/m 3 peso specifico rinterro Trincea larga 28 angolo d'attrito interno del terreno ' 28 angolo d'attrito tra rinterro e terreno naturale k 0,36 C t 0,137 coefficiente di carico del terreno nella posa in trincea stretta Q ST 12,60 kn/m carico verticale dovuto al rinterro in trincea stretta t D H 6,28 kn/m peso prisma di terreno sopra condotta H/D 0,29 Q ewt 8,11 kn/m carico verticale dovuto al rinterro in trincea larga Carico dovuto ai sovraccarichi verticali mobili 1,890 fattore dinamico (strade) p d 0 N/m 2 sovraccarico mobile distribuito C d 1,086 coefficiente di sovraccarico mobile P vd 0,0 kn/m Carico mobile distribuito p v N/m 2 pressione verticale su tubo x carichi mobili (convoglio LT6, 2assi) P vc 122,82 kn/m Carico mobile concentrato Carico dovuto alla massa d'acqua contenuta nel tubo P a 5,79 kn/m Carico dovuto alla massa d'acqua contenuta nel tubo Carico dovuto alla pressione idrostatica esterna H w 0 m altezza falda sopra tubo g w 1 kn/m 3 peso specifico acqua Q w 0,679 kn/m Carico dovuto alla pressione idrostatica esterna Verifica di canalizzazioni rigide allo stato limite ultimo di resistenza k = 2 Coefficiente di posa Q 110 kn/m carico di rottura per schiacciamento tubazione Q r 220 kn/m carico di rottura in trincea Q t 137,40 kn/m carico esterno totale di schiacciamento sulla canalizzazione Nord Milano Consult srl Pag. 14/27

17 Verifica tubazione DN 1000 Tratto ramo Via Dante cam Hmin Dati di input DN 1000 mm Diametro nominale materiale Cls armato DE mm Diametro esterno DI mm Diametro interno s 108 mm Spessore 110 N/m 2 classe di resistenza Carico dovuto al Reinterro B 2,40 m larghezza trincea H 1,077 m altezza rinterro t 19 kn/m 3 peso specifico rinterro Trincea larga 32 angolo d'attrito interno del terreno ' 32 angolo d'attrito tra rinterro e terreno naturale k 0,31 C t 0,412 coefficiente di carico del terreno nella posa in trincea stretta Q ST 45,11 kn/m carico verticale dovuto al rinterro in trincea stretta t D H 23,84 kn/m peso prisma di terreno sopra condotta H/D 0,92 Q ewt 30,11 kn/m carico verticale dovuto al rinterro in trincea larga Carico dovuto ai sovraccarichi verticali mobili 1,279 fattore dinamico (strade) p d 0 N/m 2 sovraccarico mobile distribuito C d 0,192 coefficiente di sovraccarico mobile P vd 0,00 kn/m Carico mobile distribuito p v N/m 2 pressione verticale su tubo x carichi mobili (convoglio HT45, 3assi) P vc 58,70 kn/m Carico mobile concentrato Carico dovuto alla massa d'acqua contenuta nel tubo P a 5,79 kn/m Carico dovuto alla massa d'acqua contenuta nel tubo Carico dovuto alla pressione idrostatica esterna H w 1 m altezza falda sopra tubo g w 1 kn/m 3 peso specifico acqua Q w 1,844 kn/m Carico dovuto alla pressione idrostatica esterna Verifica di canalizzazioni rigide allo stato limite ultimo di resistenza k = 1,5 Coefficiente di posa Q 110 kn/m carico di rottura per schiacciamento tubazione Q r 165 kn/m carico di rottura in trincea Q t 96,45 kn/m carico esterno totale di schiacciamento sulla canalizzazione Nord Milano Consult srl Pag. 15/27

18 Verifica tubazione DN 1000 Tratto ramo Via Dante cam Hmax Dati di input DN 1000 mm Diametro nominale materiale Cls armato DE mm Diametro esterno DI mm Diametro interno s 108 mm Spessore 110 N/m 2 classe di resistenza Carico dovuto al Reinterro B 2,40 m larghezza trincea H 2,007 m altezza rinterro t 19 kn/m 3 peso specifico rinterro Trincea larga 32 angolo d'attrito interno del terreno ' 32 angolo d'attrito tra rinterro e terreno naturale k 0,31 C t 0,715 coefficiente di carico del terreno nella posa in trincea stretta Q ST 78,28 kn/m carico verticale dovuto al rinterro in trincea stretta t D H 44,42 kn/m peso prisma di terreno sopra condotta H/D 1,72 Q ewt 65,60 kn/m carico verticale dovuto al rinterro in trincea larga Carico dovuto ai sovraccarichi verticali mobili 1,149 fattore dinamico (strade) p d 0 N/m 2 sovraccarico mobile distribuito C d 0,076 coefficiente di sovraccarico mobile P vd 0,00 kn/m Carico mobile distribuito p v N/m 2 pressione verticale su tubo x carichi mobili (convoglio HT45, 3assi) P vc 24,91 kn/m Carico mobile concentrato Carico dovuto alla massa d'acqua contenuta nel tubo P a 5,79 kn/m Carico dovuto alla massa d'acqua contenuta nel tubo Carico dovuto alla pressione idrostatica esterna H w 1,5 m altezza falda sopra tubo g w 1 kn/m 3 peso specifico acqua Q w 2,426 kn/m Carico dovuto alla pressione idrostatica esterna Verifica di canalizzazioni rigide allo stato limite ultimo di resistenza k = 1,5 Coefficiente di posa Q 110 kn/m carico di rottura per schiacciamento tubazione Q r 165 kn/m carico di rottura in trincea Q t 98,72 kn/m carico esterno totale di schiacciamento sulla canalizzazione Nord Milano Consult srl Pag. 16/27

19 Verifica tubazione DN 1000 Tratto ramo Via Dante cam Dati di input DN 1000 mm Diametro nominale materiale Cls armato DE mm Diametro esterno DI mm Diametro interno s 108 mm Spessore 110 N/m 2 classe di resistenza Carico dovuto al Reinterro B 2,40 m larghezza trincea H 3,227 m altezza rinterro t 19 kn/m 3 peso specifico rinterro Trincea larga 32 angolo d'attrito interno del terreno ' 32 angolo d'attrito tra rinterro e terreno naturale k 0,31 C t 1,050 coefficiente di carico del terreno nella posa in trincea stretta Q ST 114,94 kn/m carico verticale dovuto al rinterro in trincea stretta t D H 71,43 kn/m peso prisma di terreno sopra condotta H/D 2,77 Q ewt 122,58 kn/m carico verticale dovuto al rinterro in trincea larga Carico dovuto ai sovraccarichi verticali mobili 1,093 fattore dinamico (strade) p d 0 N/m 2 sovraccarico mobile distribuito C d 0,037 coefficiente di sovraccarico mobile P vd 0,00 kn/m Carico mobile distribuito p v N/m 2 pressione verticale su tubo x carichi mobili (convoglio HT45, 3assi) P vc 13,36 kn/m Carico mobile concentrato Carico dovuto alla massa d'acqua contenuta nel tubo P a 5,79 kn/m Carico dovuto alla massa d'acqua contenuta nel tubo Carico dovuto alla pressione idrostatica esterna H w 1,5 m altezza falda sopra tubo g w 1 kn/m 3 peso specifico acqua Q w 2,426 kn/m Carico dovuto alla pressione idrostatica esterna Verifica di canalizzazioni rigide allo stato limite ultimo di resistenza k = 2 Coefficiente di posa Q 110 kn/m carico di rottura per schiacciamento tubazione Q r 220 kn/m carico di rottura in trincea Q t 144,15 kn/m carico esterno totale di schiacciamento sulla canalizzazione Nord Milano Consult srl Pag. 17/27

20 Risultati Le risultanze numeriche evidenziano: - inflessione diametrale inferiore al 5% - sollecitazione massima di flessione inferiore alla resistenza a flessione a lungo termine della tubazione ridotta del fattore di sicurezza (1,5) - pressione dovuta ai carichi esterni applicati inferiore alla pressione ammissibile di buckling Viste le considerazioni sopra riportate, sulla scorta delle verifiche eseguite, si ritiene che le condotte in calcestruzzo armato possano trovare applicazione nell utilizzo e con le modalità di posa proposti senza particolari prescrizioni, assicurando il dovuto grado di sicurezza e la relativa stabilità garantita nel tempo. Nord Milano Consult srl Pag. 18/27

21 5.3 Dimensionamento statico delle tubazioni in ghisa sferoidale Dati di progetto Tubi in ghisa sferoidale conforme norme UNI EN 598 UNI EN 545: Diametro DN 1000 mm Metodologia di verifica per le tubazioni in ghisa sferoidale La verifica statica delle tubazioni in ghisa sferoidale è stata effettuata con il Criterio di Spangler che somma le sollecitazioni dovute ai carichi uniformi a quelle dovute ai carichi distorsionali e verifica la sollecitazione a flessione e la deformazione diametrale, criterio alla base della norma americana AWWA C 150. Si specificano di seguito i principi del metodo di calcolo utilizzato. Caratteristiche tecniche tubazioni in ghisa sferoidale La sollecitazione ammissibile a flessione circoferenziale (f) delle tubazioni in ghisa sferoidale si è assunta pari a: f KPa Questo valore comprende i seguenti coefficienti di sicurezza: 1,5 rispetto alla resistenza allo snervamento a flessione circonferenziale; 2,0 rispetto alla resistenza a rottura a flessione circonferenziale. La deflessione massima o deformazione anulare ammissibile dalle tubazioni in ghisa sferoidale con rivestimento interno in malta di cemento d altoforno, cresce all aumentare delle dimensioni della condotta. Si è assunto un valore di deformazione pari a: x 3% D secondo quanto riportato nella norma americana AWWA C 150 per uniformare la deflessione ammissibile a tutti i diametri. Questo valore assicura un coefficiente di sicurezza pari a 2 rispetto alla rottura del rivestimento interno. Condizioni di posa La verifica delle tubazioni rispetto ai carichi esterni agenti dipende strettamente dalla tipologia di posa realizzata. Nord Milano Consult srl Pag. 19/27

22 La norma esplicita le condizioni di posa mediante la seguente serie di fattori: E 1 : modulo di reazione del terreno. Esprime la resistenza passiva che il terreno lffre nella tipologia di posa considerata; K b : coefficiente relativo alla flessione circonferenziale. Dipende dall angolo di appoggio. K x : coefficiente di deformazione anulare. Dipende dall angolo di appoggio. a: angolo di appoggio realizzato. Dipende dalla tipologia di posa considerata. Si riporta di seguito la tabella che descrive le diverse tipologie di posa ed i relativi parametri numerici. Nord Milano Consult srl Pag. 20/27

23 Carichi agenti sulla tubazione Il peso del terreno (P e ) che grava sulla tubazione viene calcolato con la Teoria di Marston, che la norma americana semplifica nella formula: 0, 2 H in cui: è il carico del terreno per unità di proiezione orizzontale di tubazione, in KPa; P e H P e è l altezza di ricoprimento, cioè la distanza tra il piano campagna e la generatrice superiore del tubo, in cm. Per il peso specifico del terreno si è considerato valido, a favore di sicurezza, il valore considerato nella norma americana, pari a 2000 Kg/m 3. Per il calcolo del carico accidentale si è adottata la seguente formula: C R F P P t b D in cui: è il carico accidentale, in KPa; P t P è il carico della ruota più pesante del convoglio, in Kg; F è il coefficiente di dinamicità, pari a 1,5; D R C è il diametro esterno della tubazione, in mm; è il coefficiente di riduzione del carico (vedasi tabella corrispondente); è il parametro di ripartizione del carico nel terreno (vedasi tabella corrispondente); b è il fattore di conversione, pari a 0,031. Non è previsto l apporto di carico derivante dall azione della falda in nessuna delel situazioni in progetto. Il carico totale agente sulla tubazione risulta quindi: P P P. V e t Nord Milano Consult srl Pag. 21/27

24 Verifica a flessione circonferenziale Considerando la massima sollecitazione a flessione circonferenziale (f) ammissibile sull estradosso delle tubazioni in ghisa sferoidale, il carico totale massimo che può gravare sulla generatrice superiore del tubo vale: f P1 D 3 t D t 1 K b E' K 8 E x 0,732 3 D / t 1 in cui: P 1 è il carico ammissibile dal tubo sottoposto a flessione, in KPa; f è la sollecitazione a flessione circonferenziale ammissibile dalla tubazione, in KPa; D è il diametro esterno della tubazione, in mm; t è lo spessore netto della tubazione, in mm, pari a: Nord Milano Consult srl Pag. 22/27

25 t e t 1 t 2 dove: e è lo spessore standard della tubazione, in mm; t 1 è la tolleranza di fabbricazione, in mm, pari a (norma UNI EN 545): t 1 1,3 0, 001 DN t 2 è la tolleranza di esercizio, pari a 2 mm; K b, K x, E sono i parametri di posa; E è il modulo di elasticità della tubazione in ghisa sferoidale, assunto pari a KPa. Verifica alla deformazione anulare Considerando la massima deformazione del diametro esterno ammissibile dalle tubazioni in ghisa sferoidale con rivestimento interno in materiale cementizio (x/d), il carico totale massimo che può gravare sulla generatrice superiore del tubo vale: P x D 12 K 8 E D 1 t3 0,732 2 E 3 x in cui: P 2 è il carico ammissibile dal tubo sottoposto ad un dato grado di ovalizzazione, in KPa; x/d è la deformazione massima ammissibile; D è il diametro esterno della tubazione, in mm; t 3 è lo spessore della tubazione depurato della tolleranza di fabbricazione pari a: t e 3 t 1 dove: e è lo spessore standard della tubazione, in mm; t 1 è la tolleranza di fabbricazione, in mm, pari a (norma UNI EN 545): t 1 1,3 0, 001 DN K x, E sono i parametri di posa; E è il modulo di elasticità della tubazione in ghisa sferoidale, assunto pari a KPa. ' La verifica statica della tubazione è soddisfatta se sono soddisfatte entrambe le verifiche sopra descritte. Nord Milano Consult srl Pag. 23/27

26 5.3.3 Verifica delle tubazioni in ghisa sferoidale in progetto Di seguito si riportano i calcoli, con la metodologia esposta, delle verifiche statiche per i tubi in ghisa. Verifica tubazione DN 1000 Tratto di attraversamento sotto il Naviglio Grande Dati di input DN 1000 mm Diametro nominale materiale Ghisa sferoidale DE mm Diametro esterno DI mm Diametro interno s 24 mm Spessore F 33 E+4 kpa Flessione circonferenziale x/d 4 % Deformazione anulare E 1,70 E+8 kpa Modulo elasticità tubazione Condizioni di posa Carichi agenti Resistenza 1 Tipologia di posa E kpa Modulo di reazione del terreno K b 0,235 Coeff. di flessione circonferenziale K x 0,108 Coeff. di deformazione anulare a 30 Angolo di appoggio Carico del terreno H 141,8 cm altezza di ricoprimento 341,8 cm valore considerato, a favore di sicurezza, per tenere in considerazione la presenza di acqua nel Naviglio Grande P e 28,4 kpa Peso del terreno (Teoria di Marson) Carico accidentale P 0 Kg carico della ruota più pesante del convoglio C 0,0036 parametro di ripartizione del carico nel terreno R 0,9 coefficiente di riduzione del carico P t 0,00 kpa Carico accidentale P V 68,4 kpa carico totale P 1 177,2 kpa Flessione circonferenziale P 2 461,6 kpa Deformazione anulare Nord Milano Consult srl Pag. 24/27

27 Verifica tubazione DN 1000 Tratto di attraversamento sotto percorso pedonale Dati di input DN 1000 mm Diametro nominale materiale Ghisa sferoidale DE mm Diametro esterno DI mm Diametro interno s 24 mm Spessore F 33 E+4 kpa Flessione circonferenziale x/d 4 % Deformazione anulare E 1,70 E+8 kpa Modulo elasticità tubazione Condizioni di posa Carichi agenti Resistenza 1 Tipologia di posa E kpa Modulo di reazione del terreno K b 0,235 Coeff. di flessione circonferenziale K x 0,108 Coeff. di deformazione anulare a 30 Angolo di appoggio Carico del terreno H 30,8 cm altezza di ricoprimento P e 6,2 kpa Peso del terreno (Teoria di Marson) Carico accidentale P Kg carico della ruota più pesante del convoglio C 0,11 parametro di ripartizione del carico nel terreno R 0,80 coefficiente di riduzione del carico P t 30,5 kpa Carico accidentale P V 36,6 kpa carico totale P 1 177,2 kpa Flessione circonferenziale P 2 316,2 kpa Deformazione anulare Risultati Essendo i carichi massimi agenti sulla tubazione inferiori al massimo carico ammissibile sia per quanto riguarda la sollecitazione circonferenziale che per quanto riguarda la deformazione anulare, la verifica statica della tubazione in ghisa sferoidale in queste condizioni di posa risulta soddisfatta. Nord Milano Consult srl Pag. 25/27

28 6 ANALISI DELLE SITUAZIONI AMBIENTALI Le opere di cui al presente progetto definitivo ed esecutivo risulteranno a fine lavori completamente interrate. Le aree a verde, per cui è prevista l asportazione del terreno, saranno ripristinate completamente e le essenze arboree asportate saranno ripiantumate. L impatto ambientale di tali opere non solo non è negativo ma, anzi, la realizzazione del presente progetto comporta un miglioramento delle condizioni igienico sanitarie della zona, garantendo il corretto convogliamento delle acque di fognatura. I PROGETTISTI (dott. ing. Caterina Aliverti) (dott. arch. Michela Di Mento) Nord Milano Consult srl Pag. 26/27

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