ESERCITAZIONI DI COSTRUZIONI IDRAULICHE

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Valerio Cara
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1 GIANFRANCO BECCIU ALESSANDRO PAOLETTI ESERCITAZIONI DI COSTRUZIONI IDRAULICHE Terza edizione CEDAM CASA EDITRICE DOTI. r\ NTONIO t'v\iu\ni 2005

2 Indice generale Premessa!tu/ice genem/e l n dice degli esercizi risolti v VII xv Capitolo l - Canali c condotte a pelo libero l. Introduzione 2. Correnti a pelo libero in moto uniforme 3. Dimensionamento di canali e condotte a pelo libero 3. 1 Sezioni generiche 3.2 Sezioni semplici 3.3 F'onnule adimensionali c approssimate 3.4 Velocità ammissibili 3.5 Efficienza idraulica: sezioni di minima resistenza 3.6 Franco di progetto 4. Verifica di canali e condotte a pelo libero: moto uni forme 5. Verifica di canali c condotte a pelo libero: moto permanente 5.1 Il risalto idraulico 6. Canali con sezione composta 7. Esercizi aggiuntivi 8. Bibliografia l Capitolo 2- Alvei fluviali e canali erodibili l. Introduzione 2. Caratteristiche dei sedimenti non coesivi 3. Inizio del movimento 3.1 Casi di alta sommergenza 3.2 Casi di bassa sommergem:a 3.3 Condizioni d'equilibrio su sponda inclinata 4. Cenni sulle modalità del trasporto solido 5. Le forme di fondo 6. Resistenze al moto 6.1 Resistenze in assenza di forme di fondo 6.2 Resistenze in presenza di forme di fondo 6.3 Resistenze in alvei con macroscabrezze VII

5 Efficienza idraulica: sezioni di minima resistenza 3.6 Franco di progetto 4. Verifica di canali e condotte a pelo libero: moto uni forme 5.

3 Indice generale 7. Condizioni di equi librio 7. 1 Introduzione 7.2 Teoria del l'equilibrio limite Distribuzione sperimentale delle r Ipotesi di distribuzione degli sforzi tangenziali al comorno c corrispondenti geometrie (teoria dell'equilibrio limite) 7.3 Teoria del regime Cana li arti tìcinli Corsi d'acqua naturali 8. Protezioni e scogliere in massi naturali od artificial i alla rinfusa 8.1 Criterio di Shields 8.2 "Antica" fonnula pratica 8.3 Fonnula di Stevens et al. 8.4 Fonnula di lzbash 8.5 Fonnula dell' U.S. Corp ofengineers 8.6 Commenti 9. Bibliografia Capitolo 3- Condotte in pressione: moto permanente 1. Introduzione 2. Dimensionamento di una condotta tra due serbatoi 2. 1 Diametri commerciali 2.2 Pressioni di esercizio 2.3 Scabrezze di progetto 2.4 Velocità in condotta 3. Verifica di una condotta tra due serbatoi 4. Dimensionamento di una rete di condotte con schema ad albero 5. Verifica di una rete di condotte con schema ad albero 6. Dimensionamento di una rete di condotte a maglie chiuse 7. Verifica di una rete di condotte a maglie chiuse 7.1 Metodo di bilanciamento dci carichi di Hardy Cross 7.2 Metodo di bilanciamento delle portate di Hardy Cross 7.3 Altri metodi 8. Bi bi io grafia VIII

2 "Antica" fonnula pratica 8.3 Fonnula di Stevens et al. 8.4 Fonnula di lzbash 8.5 Fonnula dell' U.S. Corp ofengineers 8.6 Commenti 9.

4 indice generale Capitolo 4 - Condotl'c in pressione: moto vario 141 l. Introduzione Cenni sulle equazioni del moto vario monodimensionale delle correnti in pressione Celerità delle perturbazioni Sovrappressioni massime di colpo d'ariete Perdite di carico traseurabili Perdite di carico non traseurabili Condizioni iniziali cd al contorno Condizioni iniziali Condizioni al contorno Condizioni al contorno di tipo esplicito Condizioni a l contorno di tipo differenziale Pozzi piczomctrici Casse d'aria Serbatoi e pozzi piezometrici unidirczionali. Casse 160 d'acqua Pompe in fase d'arresto Transitori di tipo anelastico Manovre lineari rapide e lente l Manovre rapide Manovre lente Piezometriche di colpo d'ariete Perdite di carico trascurc~bili Perdite di carico non trascurabili Provvedimenti per il controllo dei transitori O. Manovre non lineari Condotte a gravità 174 l Manovre rapide 17 5 l Sovrapprcssioni 175 l Depressioni 175 l Manovre lente 176 l 0.2 Condotte prementi 178 l Depressioni 178 l Sovrapprcssioni 179 l 0.3 Casi esemplificativi 179 l Condotte a gravità 180 l Condotte prementi 183 l Esempio numerico Bibliografia 196 lx

Condizioni iniziali cd al contorno 154 5.1 Condizioni iniziali 154 5.2 Condizioni al contorno 154 5.2.1 Condizioni al contorno di tipo esplicito 155 5.2.2 Condizioni a l contorno di tipo differenziale 155 5.

5 Indice generale Capitolo 5- Serbatoi di compenso 199 l. Introduzione Determinazione della capacità di compenso 20 l 2.1 Regolazione completa Rcgolazione con sfiori Rcgolazionc con deficit Verifica della capacità di compenso Capacità di riserva e volume morto 21 O 5. Bibliografia 218 Capitolo 6- r mpianti di sollevamento 219 l. Introduzione Valutazione dei costi di impianto e di esercizio: calcolo della passività Spese d'impianto Spese d'esercizio Impianti di sollevamento a servizio di reti di distribuzione idrica Condotta semplice Condotta con distribuzione Bibliografia 237 Capitolo 7 - Acquedott.i 239 l. Impostazione del progetto idraulico di un acquedotto Reti di adduzione: tracciamento, profilo altimetrico e dimensionamento delle condotte Reti di distiibuzionc: struttura generale Rete unica Reti separate Reti di distribuzione: fabbisogni e portate di progetto Reti di distribuzione: tracciamento, calcolo delle portate erogate e dimensionamento preliminare delle condotte Reti di distribuzione: verifica Bibliografia 264 x

Valutazione dei costi di impianto e di esercizio: calcolo della passività 220 2.1 Spese d'impianto 220 2.2 Spese d'esercizio 222 3.

6 Indice generale Capitolo 8- Portate di piena 265 l. l ntroduzionc Tempo di ritorno c rischio d ' insufficienza Stima del le portate eli piena a partire da osservazioni idrometriche Bacini con misure del le portate di piena Bacini pri vi di misure delle portate di piena: metodi di 274 rcgionalizzazionc 4. Stima delle portate di piena a partire dalle precipitazioni: modelli afflussi-deflussi Analisi probabilistica delle precipitazioni intense: determinazione delle curve di possibilità pluviometrica Jetogramrni di progetto Rappresentazione in forma discreta Perdite idrologiche Trasformazione degli afflussi ne tti in deflussi L'evento critico Bibliografia 319 Capitolo 9- Fognature 321 l. Introduzione Progetto dì una rete di fognatura: elaborazioni preliminari l Scelta del tipo di rete Analisi urbanistica Studio di massima dell'andamento planimetrico ed altimetrico della 325 rete 2.4 Analisi idrologica Progetto di una rete di fognatura: calcolo delle portate di progetto Acque nere civili cd industriali Acque di infiltrazione Acque rnetorichc La Formula Razionale Modello della corrivazione Modello dell'invaso lineare Altri modelli Valori approssimati del coefficiente udometrico Progetto di una rete di fognatura: dimensionamento c verifica delle condotte Verifica di una rete di fognatura: modelli di simulazione Bibliografia 357 Xl

2 Bacini pri vi di misure delle portate di piena: metodi di 274 rcgionalizzazionc 4. Stima delle portate di piena a partire dalle precipitazioni: modelli afflussi-deflussi. 278 4.

7 lmlic'' generale Capitolo IO - Sifoni c scaricatori di piena nelle fognature 361 l. l ntroduzionc Sifoni fognari Dimensionamento della tubazione di diametro minore Dimensionamento della tubazione di diametro maggiore Verifica delle condizioni di funzionamento Scaricatori di piena Sfioratore laterale Sfioratore laterale semplice Sfioratorc laterale con paratoia a valle Sfioratore laterale con parato i a e rcstringimento a valle Scaricatori a salto Scaricatori li ontali Vena inferiore ben areata Vena inferiore in pressione Determinazioni sperimentali Scaricatori a bacino di calma Scaricatori a sifone Scaricatori a vortice Bibliografia 40 l Capitolo Il- Invasi di laminazione 403 l. Introduzione Laminazione di tipo statico Rappresenta7.ione matematica Opere di scarico Laminazione ottimale Invasi fi.1ori linea Modelli semplificati di calcolo dci volumi d i laminazionc Modello dell'invaso Modello cinematico Fom1ula di Marone Modello delle sole piogge Validità dci modelli semplificati di dimensionamento Rischio di insufficienza di un invaso di Jaminazione Laghi Vasche volano di reti fognarie Valori orientativi del volume d'invaso di vasche volano Bibliografia 436 Xli

1.2 Sfioratorc laterale con paratoia a valle 377 3. 1.3 Sfioratore laterale con parato i a e rcstringimento a valle 378 3.2 Scaricatori a salto 387 3.3 Scaricatori li ontali 392 3.3. 1 Vena inferiore ben areata 394 3.

8 !ne/ice generale Capitulo 12- Verifica statica di una diga a gravità l. lmroduzione. 2. Definizioni relative alle opere di sbarramento 3. Forze agenti sulla struttura 3.1 Peso proprio 3.2 Peso del coronamento 3.3 Spinta idrostatica 3.4 Sottospinta 3.5 Spinta del ghiaccio 3.6 Spinte dinamiche di origine sismica 4. Dimensionamento di massima. 5. Verifiche statiche. 5. l Verifica di resistenza 5.2 Verifica allo scorrimento 6. Bibliografia Capitolo 13- Scarichi di superficie e di fondo nelle dighe l. Introduzione. 2. Scarichi di superficie 2. l Stìoratori a stramazzo 2.2 Scaricatori a pozzo 2.3 Scaricatori a sifone 2.4 Scaricatori con paratoie 3. Scarichi di fondo. 4. Bibliografia Capitolo 14- Vasche di dissipazione l. Introduzione. 2. Vasche di dissipazione 2.1 Vasche a fondo piatto 2. l. l Calcolo dell 'altezza del gradino di valle Calcolo della lunghezza della vasca 2.2 Vasche con dissipatori (tipo USBR) 3. Opere di dissipazione a scalinata o gradinate 3.1 Dimensionamento con regime di vena 3.2 Dimensionamento con regine di corrente areata 4. Opere di dissipazione a pozzo 5. Bibliografia Xlii

2 Verifica allo scorrimento 6. Bibliografia 437 437 439 437 440 442 442 442 444 444 445 446 446 448 45 1 Capitolo 13- Scarichi di superficie e di fondo nelle dighe l. Introduzione. 2.

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