OBIETTIVI FORMATIVI DEL CORSO Il corso ha l obiettivo di far conseguire allo studente i seguenti risultati formativi.
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- Aloisio Salerno
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1 FACOLTA : Ingegneria CORSO DI LAUREA: Ingegneria Civile e Ambientale INSEGNAMENTO: Idraulica e Costruzioni Idrauliche CFU: 9 NOME DOCENTE: Nadia PENNA SEDE DI AFFERENZA DEL DOCENTE: Roma indirizzo nadia.penna@uniecampus.it SI RICORDA AGLI STUDENTI CHE IN BASE ALLA COMUNICAZIONE DI SEGRETERIA DEL 12/12/2013, I DOCENTI SONO CONTATTABILIATTRAVERSO IL SISTEMA DI MESSAGGISTICA DELLA PIATTAFORMA. orario ricevimento on line: martedì dalle 11:30 alle 12:30 OBIETTIVI FORMATIVI DEL CORSO Il corso ha l obiettivo di far conseguire allo studente i seguenti risultati formativi. 1. Con riferimento alla conoscenza e capacità di comprensione a. Acquisizione della conoscenza dei più importanti fenomeni idraulici; b. Acquisizione della conoscenza delle cause e meccanismi che stanno alla base dei fenomeni idraulici stessi; c. Acquisizione della conoscenza della completa descrizione matematica di problemi idraulici, con l individuazione delle ipotesi di base e delle condizioni al contorno. 2. Con riferimento alla conoscenza e capacità di comprensione applicate a. Capacità di risolvere problemi di idrostatica; b. Capacità di risolvere problemi di idrodinamica delle correnti in pressione e a superficie libera; c. Capacità di effettuare elaborazioni idrologiche per studi di eventi estremi finalizzati alla conoscenza e alla mitigazione del rischio idraulico in ambienti naturali e urbani; d. Capacità di dimensionare e verificare sistemi acquedottistici, fognari e fluviali. 3. Con riferimento all autonomia di giudizio a. Acquisizione della capacità di descrivere i principali fenomeni idraulici; b. Acquisizione della capacità di adottare un linguaggio tecnico idoneo alla materia. 4. Con riferimento alle abilità comunicative a. Acquisizione della capacità di esporre in maniera idonea e corretta gli argomenti di Idraulica, Idrologia e Costruzioni Idrauliche;
2 b. Acquisizione della capacità di esporre le scelte progettuali effettuate per la verifica e il dimensionamento di opere idrauliche. 5. Con riferimento all abilità ad apprendere a. Acquisizione dei concetti e del linguaggio necessari per comprendere rapidamente gli argomenti di Idraulica, Idrologia e Costruzioni Idrauliche. CONTENUTI DEL CORSO: Il corso è da 9 CFU e prevede 72 lezioni; è strutturato in tre moduli principali riguardanti, rispettivamente: 1. Nozioni di Idraulica (5 CFU), in cui si focalizza l attenzione sulla statica e la dinamica dei fluidi; 2. Elementi di Idrologia (1 CFU), in cui si forniscono le metodologie per la stima delle variabili idrologiche di progetto, necessarie per il dimensionamento di opere idrauliche; 3. Costruzioni Idrauliche (3 CFU), finalizzato alla progettazione e verifica di opere in ambiente urbano, quali acquedotti e fognature, e in ambiente naturale, quali le sistemazioni fluviali in ambiente montano e medio-vallivo. Nello specifico, gli argomenti previsti per ogni modulo sono riportati di seguito: MODULO DI IDRAULICA Sottomodulo idrostatica 1.Introduzione al Corso: obiettivo didattico del Corso; programma del Corso; bibliografia consigliata; modalità di esame, test di autovalutazione e ricevimento on-line. 2. Proprietà fisiche dei fluidi: unità di misura e i fluidi come sistemi continui; sforzi e concetto di pressione; densità, peso specifico, compressibilità, viscosità ed equazione di stato; applicazione ed esercizi svolti e proposti. 3. Equazioni della statica dei fluidi: equazione indefinita della statica dei fluidi; equazione fondamentale della statica dei fluidi pesanti; fluidi incompressibili: equazione fondamentale dell'idraulica; piano dei carichi idrostatici. 4. Diagramma delle pressioni: fluidi non miscibili; gas sovrapposto a un liquido; fluido a pressione maggiore o minore di quella atmosferica; applicazione ed esercizi svolti e proposti. 5. Misura delle pressioni: conversione delle unità di misura delle pressioni; manometro metallico; piezometro; manometro semplice, differenziale e ad aria. 6. Spinta su superficie piana: equazione globale di equilibrio statico, spinta su superficie piana, prisma delle pressioni; esercizi svolti e proposti. 7. Spinta su superficie curva: spinta su superficie curva; calcolo della spinta su superficie curva attraverso l'equazione globale, calcolo della spinta su superficie curva attraverso il metodo delle componenti; esercizi svolti e proposti. 8. Prova di autovalutazione sull idrostatica e audiolezioni: n. 4 verifiche a risposta multipla + n. 2audiolezioni (galleggiamento di un corpo in acqua; pressioni in un serbatoio con più fluidi non miscibili). Sottomodulo idrodinamica e foronomia 9. Cinematica dei fluidi: sistemi di riferimento euleriano e lagrangiano, traiettorie e linee di corrente; moto permanente e moto vario, portata e velocità media; equazione di continuità in forma locale; equazione di continuità per le correnti.
3 10. Teorema di Bernoulli: teorema di Bernoulli; equazione indefinita dell'equilibrio idrodinamico; significato del trinomio di Bernoulli; estensione alle correnti lineari. 11. Misure di velocità e portata: tubo di Pitot; tubo di Venturi; esercizi svolti; esercizi proposti. 12. Prova di autovalutazione sull idrodinamica e audiolezioni: n. 4 verifiche a risposta multipla + n. 2audiolezioni (teorema di Bernoulli e sua applicazione; misure di velocità in acqua: il tubo di Pitot). 13. Luci a battente parte 1: luce sul fondo di un serbatoio, luce soggiacente ad una paratoia piana parzialmente aperta, luce a spigolo vivo aperta in un setto posto fra due serbatoi, luce con efflusso della vena in un ambiente a pressione costante. 14. Luci a battente parte 2: luce con tubo addizionale esterno, luce con tubo addizionale interno, luce aperta in un setto che intercetta la corrente di un canale, esempio. 15. Luci a stramazzo parte 1: stramazzo in parete grossa, stramazzo in parete sottile, stramazzo a contrazione completa, stramazzo a contrazione incompleta. 16. Luci a stramazzo parte 2: stramazzi in parete grossa: stramazzo a larga soglia, stramazzi in parete grossa: profilo Creager-Scimemi, esempi. 17. Luci a stramazzo parte 3: stramazzi in parete sottile: Bazin, stramazzi in parete sottile: Thomson, stramazzi in parete sottile: Cipolletti, stramazzi in parete sottile: Sutro. 18. Luci a stramazzo parte 4: esercizio svolto n. 1; esercizio svolto n. 2; esercizio svolto n. 3; esercizio svolto n Lente idrometrica: calcolo della portata ponderale, legge teorica del diaframma, esempio, esercizio proposto. 20. Prova di autovalutazione sulla foronomia: n. 4 prove di verifica a risposta multipla. Sottomodulo correnti in pressione 21. Brevi condotte. Moto dei liquidi perfetti: condotte a diametro costante e variabile; condotte in depressione; sbocco in atmosfera e con ugello; esercizi svolti e proposti. 22. Equazione globale dell'idrodinamica e perdite di carico localizzate: equazione globale dell'idrodinamica in moto permanente; efflusso da ugello; perdite di carico localizzate; brusco allargamento, perdita d'imbocco e di sbocco; esercizi svolti. 23. Brevi condotte. Moto dei fluidi reali: regimi di moto, resistenza al moto e formule pratiche di moto uniforme; moto laminare e turbolento, approfondimento e abaco di Moody; esercizi svolti. 24. Perdite di carico localizzate come fenomeni turbolenti: perdite nei divergenti; perdite di imbocco; perdite di imbocco nel caso di tubazione ben immersa nel serbatoio; applicazioni. 25. Lunghe condotte: problemi di progetto; problemi di verifica; macchine motrici ed macchine operatrici; esercizi svolti e proposti. 26. Prova di autovalutazione sulle correnti in pressione: n. 4 verifiche a risposta multipla + n. 4 audiolezioni (perdite di carico localizzate e continue; tipi di moto e regimi di moto; applicazione sulle brevi condotte). Sottomodulo correnti a superficie libera 27. Introduzione alle correnti a superficie libera: generalità; caratteristiche del deflusso a pressione atmosferica; valutazione della scabrezza equivalente; resistenza al moto dovuta alla vegetazione.
4 28. Moto uniforme negli alvei naturali: scale di deflusso in alveo fisso, calcolo della scala di deflusso in alvei con aree golenali, scala di deflusso in alveo ondulato, forme di fondo. 29. Prova di autovalutazione sul moto uniforme negli alvei naturali: n. 4 prove di verifica a risposta multipla. 30. Moto permanente negli alvei naturali parte 1: energia specifica della corrente rispetto al fondo, stato critico della corrente, correnti lente e veloci, alvei a debole e forte pendenza. 31. Moto permanente negli alvei naturali parte 2: profili del pelo libero, profili di corrente in canale a debole pendenza, profili di corrente in canale a forte pendenza, tracciamento dei profili di moto permanente. 32. Moto permanente negli alvei naturali parte 3: esercizio svolto n. 1, esercizio svolto n. 2, esercizio proposto n. 1, esercizio proposto n Moto permanente negli alvei naturali parte 4: passaggio da corrente lenta a corrente veloce, passaggio da corrente veloce a corrente lenta, esercizio svolto n. 1, esercizio svolto n Moto permanente negli alvei naturali parte 5: passaggio sopra una soglia di fondo (di altezza modesta), passaggio sopra una soglia di fondo (di altezza rilevante e debole pendenza dell alveo), passaggio sopra una soglia di fondo (di altezza rilevante e forte pendenza dell alveo), passaggio tra le pile di un ponte. 35. Moto permanente negli alvei naturali parte 6: celerità, numero di Froude, esempi, esercizi proposti. 36. Moto permanente negli alvei naturali parte 7: variazioni di sezione in canali a superficie libera in corrente lenta, variazioni di sezione in canali a superficie libera in corrente veloce, esercizio svolto, esercizio proposto. 37. Prova di autovalutazione sul moto permanente negli alvei naturali: n. 4 prove di verifica a risposta multipla. 38. Moto vario negli alvei naturali parte 1: canale lineare e serbatoio lineare, equazioni di de Saint Venant, modelli idraulici di propagazione dell onda di piena, modelli idrologici di propagazione dell onda di piena. 39. Moto vario negli alvei naturali parte 2: esercizio svolto n. 1, esercizio svolto n. 2, esercizio proposto n. 1, esercizio proposto n Prova di autovalutazione sul moto vario negli alvei naturali: n. 4 prove di verifica a risposta multipla. MODULO DI IDROLOGIA 41. Introduzione all'idrologia:il bilancio idrologico; il bacino idrografico; il bilancio idrologico a scala di bacino; esempi. 42. Misura delle piogge e delle portate: altezza e intensità di pioggia; misura delle piogge; misura delle portate; reperimento dei dati. 43. Caratteristiche morfometriche di un bacino idrografico: caratteristiche planimetriche; caratteristiche altimetriche; caratteristiche topologiche; tempo di corrivazione. 44. Elementi di Statistica: variabili casuali e distribuzioni di probabilità; analisi dei dati campionari - visualizzazioni grafiche; analisi dei dati campionari - valori numerici sintetici; tecniche di interpolazione. 45. Statistica degli eventi estremi: legge di Gumbel; la curva di probabilità pluviometrica; pluviogrammi di calcolo; esempio di calcolo. 46. Ietogrammi: ietogramma rettangolare; ietogramma triangolare; ietogramma Chicago; esempi.
5 47. I modelli afflussi-deflussi: classificazione dei modelli afflussi-deflussi; modelli analitici empirici e semi-empirici; il metodo del Curve Number; esempio di calcolo. 48. Verifica del modulo di Idrologia e audiolezioni: n. 4 verifiche a risposta multipla+ n. 4 audiolezioni (studio idrologico-idraulico di un bacino idrografico parte 1; studio idrologico-idraulico di un bacino idrografico parte 2; studio idrologico-idraulico di un bacino idrografico parte 3; studio idrologico-idraulico di un bacino idrografico parte 4). MODULO DI COSTRUZIONI IDRAULICHE Sottomodulo di Acquedotti 49. Acquedotti: introduzione agli acquedotti; determinazione della portata idrica; prese d'acqua superficiali e sotterranee; opere di captazione delle sorgenti e prese d'acqua da falde sotterranee. 50. Schemi idraulici: adduttrice; calcoli sulle adduttrici e problema di progetto; problema di verifica: calcolo di portata, cadente e scabrezza; possibili tracciati altimetrici di un'adduttrice ed erogazione uniforme lungo il percorso. 51. Schemi idraulici: sistema di serbatoi; verifica e progetto di un sistema di tre serbatoi; esercizio svolti; esercizio proposto. 52. Problemi di progetto di minimo costo: acquedotto unicursale problemi di minimo costo; impianto di sollevamento problemi di minimo costo; esercizi svolti; esercizi proposti. 53. I serbatoi per acquedotto: funzioni di un serbatoio; classificazione dei serbatoi; esercizio svolto; esercizi proposti. 54. Le reti idriche: le reti idriche cittadine; criteri di dimensionamento; criteri di corretto funzionamento; il rinterro. 55. Il calcolo delle reti idriche: reti ramificate; applicazione sulle reti ramificate; il metodo di Hardy-Cross; applicazione sul metodo di Hardy-Cross. 56. Manufatti per acquedotti: pozzetti; attraversamenti; ancoraggi; apparecchiature lungo il percorso delle tubazioni. 57. Test di verifica sugli acquedotti e audiolezioni: n. 4 verifiche a risposta multipla + n. 4 audiolezioni (progetto e verifica di un adduttrice; tubi usati e tubi nuovi; serbatoi per acquedotto; verifica di reti ad anello). Sottomodulo di Fognature 58. I collettori fognari: introduzione alle fognature e disposizioni delle reti; tracciato e scavo; tubazioni; opere d'arte speciali. 59. Le fognature nere: i collettori di fognatura nera; determinazione della portata; calcolo del collettore; esercizi proposti. 60. Le fognature bianche: le fognature bianche ed il metodo della corrivazione; metodo della corrivazione: esercizio svolto; metodo della corrivazione: esercizio proposto 1; metodo della corrivazione: esercizio proposto Le fognature bianche: il metodo dell'invaso; il metodo dell'invaso: esercizio svolto; metodo dell'invaso: esercizio proposto 1; metodo dell'invaso: esercizio proposto Le fognature miste: dimensionamento di un collettore di fognatura mista; esercizi proposti; riferimenti normativi; quadro normativo dell Italia aggiornato al Impianti di sollevamento per fognature: gli impianti di sollevamento per le fognature; schema di una stazione di sollevamento; tipologia di un impianto; esercizio svolto.
6 64. Fognature: opere d'arte: schema fognatura separata; schema fognatura unitaria; particolare sezione stradale con fognatura bianca; particolare caditoia stradale. 65. Test di verifica sulle fognature e audiolezioni: n. 4 verifiche a risposta multipla + n. 4 audiolezioni (opere d arte speciali nelle fognature; progetto e verifica di una fognatura nera; progetto e verifica di una fognatura bianca col metodo della corrivazione; progetto e verifica di una fognatura bianca col metodo dell invaso). Sottomodulo di Sistemazioni fluviali 66. Le sistemazioni fluviali: generalità; classificazione delle sistemazioni fluviali; classificazione degli alvei fluviali; classificazione dei torrenti. 67. Fenomeni di trasporto e erosione: cenni sul trasporto solido; esempio di calcolo della portata solida; cenni sui fenomeni erosivi dell alveo; erosioni localizzate. 68. Sistemazioni idrauliche nei territori montani: sistemazione con briglie e soglie; stima della pendenza di equilibrio; struttura delle briglie; schemi, tipologie e verifiche di stabilità delle briglie. 69. Sistemazioni idrauliche nei territori medio-vallivi - parte 1: argini e muri di sponda; cause di dissesto degli argini; casse di espansione; diversivi e scolmatori. 70. Sistemazioni idrauliche nei territori medio-vallivi - parte 2: traverse; gabbioni; pennelli; tecniche di ingegneria naturalistica. 71. Bonifiche: canali di bonifica; bonifiche per prosciugamento; bonifiche per colmata; criteri progettuali. 72. Test di verifica sulle sistemazioni fluviali e audiolezioni: n. 4 verifiche a risposta multipla + n. 4 audiolezioni (classificazione degli alvei fluviali; briglie e soglie; verifiche di stabilità di una briglia; pennelli). EVENTUALI PROPEDEUTICITA CONSIGLIATE: Analisi matematica Fisica MODALITA DI SVOLGIMENTO ESAME: Gli esami si svolgono in forma scritta in tutte le sedi di ecampus. Nelle sedi di Novedrate e Roma è possibile inoltre sostenere solo l orale, oppure lo scritto più eventuale orale. Regolamento per lo svolgimento degli esami di profitto METODI DI ACCERTAMENTO DEI RISULTATI DI APPRENDIMENTO E MODALITA DI VALUTAZIONE: Gli obiettivi formativi sono accertati come segue. 1. Con riferimento alla conoscenza e capacità di comprensione, le domande a risposta chiusa hanno lo scopo di a. verificare l acquisizione della conoscenza dei più importanti fenomeni idraulici e delle cause e meccanismi che stanno alla base dei fenomeni idraulici stessi. 2. Con riferimento alla conoscenza e capacità di comprensione applicate, le domande a risposta chiusa hanno lo scopo di
7 a. verificare l acquisizione della conoscenza delle metodologie per la risoluzione di problemi di idrostatica, di idrodinamica delle correnti in pressione e a superficie libera. 3. Con riferimento all autonomia di giudizio le domande a risposta chiusa hanno lo scopo di a. verificare la capacità di distinguere i principali fenomeni idraulici. 1. Con riferimento alla conoscenza e capacità di comprensione, le domande a risposta aperta hanno lo scopo di a. verificare l acquisizione della conoscenza della completa descrizione matematica di problemi idraulici, con l individuazione delle ipotesi di base e delle condizioni al contorno. 2. Con riferimento alla conoscenza e capacità di comprensione applicate, le domande a risposta aperta hanno lo scopo di a. verificare la capacità di effettuare elaborazioni idrologiche per studi di eventi estremi finalizzati alla conoscenza e alla mitigazione del rischio idraulico in ambienti naturali e urbani; b. verificare la capacità di dimensionare e verificare sistemi acquedottistici, fognari e fluviali. 3. Con riferimento all abilità comunicativa, le domande a risposta aperta hanno lo scopo di a. verificare l acquisizione della capacità di esporre in maniera idonea e corretta gli argomenti di Idraulica, Idrologia e Costruzioni Idrauliche; b. verificare l acquisizione della capacità di esporre le scelte progettuali effettuate per la verifica e il dimensionamento di opere idrauliche. 4. Con riferimento all abilità ad apprendere, le domande a risposta aperta hanno lo scopo di a. verificare l acquisizione dei concetti e del linguaggio necessari per comprendere rapidamente gli argomenti di Idraulica, Idrologia e Costruzioni Idrauliche. BIBLIOGRAFIA: Tesi obbligatori: Citrini D., Noseda G., IDRAULICA, ed. Ambrosiana Milano. Testi consigliati: Marone V., IDRAULICA, ed. Liguori. Moisello U., IDROLOGIA TECNICA, ed. La Goliardica Pavese. Maione U., LE PIENE FLUVIALI, ed. La Goliardica Pavese. Frega G., LEZIONI DI ACQUEDOTTI E FOGNATURE, ed. Liguori. Milano V., ACQUEDOTTI, Hoepli Milano. Da Deppo L., Datei C., Fiorotto V.,Salandin P., ACQUEDOTTI, LibreriaInternazionale Cortina Padova. Da Deppo L., Datei C., FOGNATURE, Libreria Internazionale Cortina Padova. Da Deppo L., Datei C., Salandin P., SISTEMAZIONE DEI CORSI D ACQUA, Libreria Internazionale Cortina Padova. Al fine di un ottimale preparazione per l esame, si consiglia di integrare il materiale disponibile sulla piattaforma con i testi sopra indicati.
8 ATTIVITA DIDATTICA EROGATIVA E INTERATTIVA: Tali attività riguardano i test e le audiolezioni presenti all interno di ogni CFU del corso e relativi ai moduli di Idraulica, Idrologia e Costruzioni Idrauliche (Acquedotti, Fognature e Sistemazioni Fluviali). I test a risposta multipla presenti nel Corso prevedono un feedback da parte del Docente sull eportfolio del VLE di ecampus, mentre le audiolezioni risultano utili ai fini dell approfondimento, a carattere teorico o applicativo, delle tematiche principali dei diversi moduli del Corso. Saranno predisposti cicli di aule virtuali (webinar). Il docente periodicamente fisserà un ciclo di incontri che comunicherà al coordinatore dei TOL di facoltà, che a sua volta si occuperà di informare TOL e studenti".
Il corso ha l obiettivo di far conseguire allo studente i seguenti risultati formativi.
FACOLTA : Ingegneria CORSO DI LAUREA: Ingegneria Civile e Ambientale INSEGNAMENTO: Idraulica e Costruzioni Idrauliche CFU: 6 NOME DOCENTE: Prof. Ing. Francesco ARISTODEMO SEDE DI AFFERENZA DEL DOCENTE:
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