Esercitazione 3 - Testo

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1 Esercitazione 3 - Testo Progetto sistema drenaggio urbano a servizio dell area riportata a destra - Dati: impermeabilità IMP = 80% φ imp = 0.8; φ perm = 0.1 = IMP+ 1-IMP D.I. = 350 l/ab.die Densità abitativa: 600 ab/ha (Area1) 800 ab/ha (Area) 800 ab/ha (Area3) Coeff. Afflusso nera: Φ = 0.85; K =1.5; K =0.79 n, ab Q l/s K n, imp DI.. N DI.. N ab Q l/s K perm - Ricevente a quota h = 10 m Ricevente Vasca di laazione Stazione di sollevamento Sfioratore 106 m Sifone 107 m 108 m 109 m Area 1 Area 3 Area 100 m pendenza canali compresa tra 0. e 5 % Rete bianca Rete nera Rete mista Rete nera in pressione 110 m Depuratore 111 m 11 m

2 Esercitazione 3 - Testo Dati pluviometrici: - serie di altezze di pioggia massime annue di durata tra 5 e 45 per la costruzione delle curve di possibilità pluviometrica. Tr tra 5 e 15 anni, scelto dal progettista in funzione del rischio Anno Durata [] Canali a sezione trasversale circolare scala di deflusso normalizzata

3 Esercitazione 3 curve possibilità pluviometrica Elaborazione statistica delle serie di piogge di massima intensità media x scarto quadratico medio N i1 N h i s N i1 x h i x N 1 Parametri della distribuzione di Gumbel 1 P 1 e T e mediante il metodo dei momenti hu u 0 45 s. x 1. 8 s x Per fissato T (e quindi P), per mezzo della distribuzione di Gumbel, otteniamo le altezze di pioggia corrispondenti a diverse durate: h 5, h 10, h 15, h 30, h 45

4 Esercitazione 3 curve possibilità pluviometrica Vogliamo adesso regolarizzare una curva del tipo h =a t n che regolarizza i dati della spezzata (5/60,h 5 ), (10/60, h 10 ), (15/60, h 15 ), (30/60, h 30 ), (45/60, h 45 ) h n at ln ln ln h a n t Y B A X A ln a X lnt B n Y ln h Si applica la regressione lineare alle equazione trasformata ai logaritmi; si ottiene quindi il valore dei parametri A e B e quindi a e n h (mm) t (h)

5 Esercitazione 3 progetto rete Operazioni iniziali: - suddivisione dei tronchi fognari in tratti di lunghezza massima 100 m, che devono essere dimensionati mediante il metodo cinematico e il metodo dell invaso; tra un tratto e il tratto successivo è necessario inserire un pozzetto con due funzioni: - rendere i tronchi ispezionabili; - consentire raccordo tra tronchi di dimensioni crescenti da monte verso valle. - nella realtà i pozzetti sono inseriti con passo ridotto a quello considerato in questa esercitazione. - suddivisione delle aree urbane in aree parziali, ognuna di competenza di un tratto della rete; tale operazione è necessaria per effettuare i calcoli idraulici della rete

6 Esercitazione 3 Pozzetto di ispezione in linea

7 Esercitazione 3 Pozzetto di ispezione in curva

8 Esercitazione 3 Pozzetto di salto

9 Esercitazione 3 Suddivisione in aree parziali Rete bianca e mista 10 m S=8337 mq S=16670 mq Rete nera S=19659 mq 4 5 S=17743 mq S=14997 mq S=6713 mq S=7473 mq S=4794 mq S=13603 mq 3 S=17743 mq 1 9 S=14997 mq 8 S=14997 mq S=8484 mq 16 S=6194 mq 18 S=5864 mq S=6194 mq S=5864 mq m S=3949 mq Area 1 7 S=1880 mq 6 Area S=1917 mq 15 Area 3 14 Rete fognaria Pozzetto Area 1 Area S=1917 mq 15 Area 3 14 Rete fognaria Pozzetto

10 Esercitazione 3 Suddivisione in aree parziali tronco sottoarea (m ) Densità abitativa (ab/ha) Abitanti D.I. Q Qn Area 1 Area Area 3 Area 1 Area Area 3 (L/ab/die) (L/s) (L/s) 1- m m m m m m m m m m b b b n n n m m m m m m m n

11 Esercitazione 3 Assegnazione pendenze tronchi - bisogna considerare l andamento altimetrico dell area cui si riferisce il progetto - altezza massima ricettore = 10 m; scarico a 10.0 m in sicurezza per evitare effetti di rigurgito in fognatura - due salti di 0.5 m: il primo, partendo da valle, è in corrispondenza dello sfioratore; il canale emissario è infatti a quota più bassa del derivatore; il secondo in corrispondenza del sifone - altri salti per allineare il tetto dei canali quando hanno diametri differenti - pendenze dei canali comprese tra 0. % e 5 % al fine di garantire velocità ime e massime accettabili - va garantita un altezza di ricoprimento non inferiore a 1 m; gli scavi vanno contenuti al di sotto di 4 m - per questa valutazione si ipotizza una distribuzione di diametri in rete di primo tentativo, magari andando un po in sicurezza. Alla fine si effettua una verifica

12 Esercitazione 3 Assegnazione pendenze tronchi - scavo = quota terreno quota fondo collettore - ricoprimento = scavo - diametro esterno tronco quote terreno (m) lunghezza (m) pendenza collettore D (m) salto iniziale salto finale quote fondo collettore (m) ricoprimento (m) scavo (m) iniziale finale (m) (m) iniziale finale iniziale finale iniziale finale b b b m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m Nel presente progetto scavo massimo 4.09 m - Nel presente progetto ricoprimento imo.6 m

13 Esercitazione 3 calcoli iniziali tronco area parziale IMP area parziale imp. coef. area parziale contrib. tronchi a monte area totale area totale contrib. area totale imp. Qn Qn, Qn, Qn,,tot Qn,,tot A i (m ) IMP i Ai (m ) i Ai (m ) S Ai (m ) S i Ai (m ) S IMP i Ai (m ) (l/s) (l/s) (l/s) (l/s) (l/s) b b b b b m b m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m, 5-10 m m m, 1-11 m m m m m

14 Esercitazione 3 metodo cinematico 3 Qc m /s A i c 360 ha mm/h dove l intensità critica i c si ottiene dalla c.p.p. considerando il tempo t c : c mm/h i a t h c n1 con il tempo t c dato da: t c mm/h sommatoria nel percorso più lungo di: tr ta L t 15. r Vp tronco tronchi a monte lunghezza pendenza D Vp Qp ta tr S tr tc i Qc Q Q/Qp h/d V/Vp V Qn,/Qp Vn,/Vp V (m) (m) (m/s) (m 3 /s) (sec) (sec) (sec) (sec) (mm/h) (m 3 /s) (m 3 /s) (m/s) (m/s) b b b b b m b m m m m m 19-0 m m 0-1 m m m 1- m m -3 m m 3-4 m m 4-5 m m m 6-7 m m 7-8 m m 8-9 m m 9-10 m, 5-10 m m m, 1-11 m m 11-1 m m 1-13 m m S=19659 mq S=17743 mq S=17743 mq S=3949 mq Area m S=14997 mq 9 S=14997 mq 8 S=14997 mq 7 S=1880 mq S=8337 mq S=16670 mq S=6713 mq 6 Area S=7473 mq S=4794 mq S=8484 mq 16 S=6194 mq 18 S=5864 mq 17 S=1917 mq S=13603 mq Area 3 Rete fognaria Pozzetto

15 Esercitazione 3 metodo dell invaso lineare 3 Qc m /s ha cr n 1 A a cr h 1 e 360 dove la durata critica è data da: k cr h ck h in cui c si trova risolvendo l equazione implicita e n 1c 1 e c c Nel metodo URBIS, si ha: k h. c 0 7 T h tronco tronchi a monte lunghezza pendenza D Vp Qp ta tr S tr tc K cr Qc Q Q/Qp h/d V/Vp V Qn,/Qp Vn,/Vp V (m) (m/s) (m 3 /s) (sec) (sec) (sec) (sec) (s) (s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m/s) (m/s) b b b b b m b m m m m m 19-0 m m 0-1 m m m 1- m m -3 m m 3-4 m m 4-5 m m m 6-7 m m 7-8 m m 8-9 m m 9-10 m, 5-10 m m m, 1-11 m m 11-1 m m 1-13 m

16 Esercitazione 3 metodo dell invaso lineare Nel metodo italiano, si ha: k h W 0 m 0. 8 W rm m W rc m Q p m /s W 0 = m 3 /ha superficie impermeabile W rm = S A p x L nei tronchi a monte W rm = A p x L nel tronco che si sta dimensionando N.B.: Wm(10-11)=Wc(9-10)+Wm(9-10)+ +Wc(5-10)+Wm(5-10) Wm(11-1)=Wc(10-11)+Wm(10-11)+ +Wc(1-11)+Wm(1-11) tronco tronchi a monte lunghezza pendenza D Vp Qp Ap W t W 0 Wm K cr Qc Q Q/Qp h/d V/Vp V Qn,/Qp Vn,/Vp V (m) (m/s) (m 3 /s) (m ) (m 3 ) (m 3 ) (m 3 ) (s) (s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m/s) (m/s) b b b b b m b m m m m m 19-0 m m 0-1 m m m 1- m m -3 m m 3-4 m m 4-5 m m m 6-7 m m 7-8 m m 8-9 m m 9-10 m, 5-10 m m m, 1-11 m m 11-1 m m 1-13 m

17 Esercitazione 3 fognatura nera n, ab Q l/s K n, DI.. N ab Q l/s K DI.. N tronco Qn Qn, Qn, lunghezza pendenza Qn,,tot Qn,,tot D Vp Qp Q/Qp h/d V/Vp V Qn,/Qp Vn,/Vp V (l/s) (l/s) (l/s) (l/s) (l/s) (m) (m/s) (m 3 /s) (m/s) (m/s) n n n

18 Esercitazione 3 esempio di profilo longitudinale - attenzione: i colleghi degli anni precedenti hanno allineato il fondo dei canali mentre voi dovete allineare il tetto

19 Esercitazione 3 Sifone rovescio - lungo il percorso del collettore terale si trova un metanodotto; per superare l ostacolo si posiziona un sifone rovescio - in corrispondenza del sifone si ha passaggio da corrente a superficie libera a corrente in pressione - nel caso di fognatura mista, costituito da due tubazioni: una di D per la Q n, e l altra di D per le portate eccedenti - velocità tra 0.6 m/s e 3 m/s

20 Esercitazione 3 Sifone rovescio - nel caso in esame Dh g = 0.50 m - sifone costituito da due tratti inclinati a 45 di lunghezza 4 m e un tratto suborizzontale di lunghezza 10 m, per una lunghezza complessiva di 18 m pozzetto d ispezione m pozzetto d ispezione m ingresso m metanodotto uscita m

21 Esercitazione 3 Sifone rovescio - progetto tubazione D D 4Q n, V - si prende poi il diametro commerciale D c, immediatamente inferiore di area trasversale A A D 4 c, - perdita di carico totale mediante l equazione del moto Q Dh J L K Dh g A g dove J Q 4/ 3 k D 4 A c, s K somma di imbocco, gomiti e sbocco (K i =0.5, x 0.5, 0.5) può essere cautelativamente posto pari a 4

22 Esercitazione 3 Sifone rovescio - progetto tubazione D D 4Q V - si prende poi il diametro commerciale D c, immediatamente superiore di area trasversale A A D 4 c, - perdita di carico totale mediante l equazione del moto Q Dh J L K Dh g A g dove J Q 4/ 3 k D 4 A c, s K somma di imbocco, gomiti e sbocco (K i =0.5, x 0.5, 0.5) può essere cautelativamente posto pari a 4 - anche se Dh è di poco superiore, il D può essere provato in verifica

23 Esercitazione 3 Verifica al funzionamento per Q - Dh è lo stesso per entrambe le condotte in parallelo Q D h J L K g A Q D h J L K g A Q Q1 Q 1 equazione del moto condotta con D c, equazione del moto condotta con D c, equazione di continuità Q1 Q Q Q Q Q Q Q Q L K L K 4 / 3 4 / 3 Dc, g A D g A c, s s k A k A 4 4 L K L K C C 4/ 3 g A Dc, / Dc, g A ks A 4 ks A 4 C Q Q C Q - ponendo C Q Q C Q Q Q C C C Q 1 C C C Q Dh C Q C Q C Q Q C Q Q C C C Q

24 Esercitazione 3 Sifone rovescio - calcoli per Q =4.03 m 3 /s e Q n, = m 3 /s (L=18 m, Ks=70 m 1/3 /s e K=4) - D =0.3 m e D =1.30 m - Per rispettare il vincolo su DH si porta D a 1.90 m - A questo punto la procedura di verifica porta a: condotta piccola Q= m 3 /s; V=1.14 m/s condotta grande Q=3.95 m 3 /s; V=1.39 m/s DH= m/s