PERMESSO DI COSTRUIRE IN DEROGA IN BASE ALLA LEGGE DEL 12/07/2011 N. 106 E s.m.i.

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1 Regione Provincia Comune Piemonte Cuneo Alba PERMESSO DI COSTRUIRE IN DEROGA IN BASE ALLA LEGGE DEL 12/07/2011 N. 106 E s.m.i. RECUPERO DI COMPARTO INDUSTRIALE DISMESSO PROGETTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE METEORICHE SUPERFICIALI (ai sensi dell art. 44 comma 8 delle Norme Tecniche di Attuazione della Variante di Adeguamento del Piano Regolatore Generale Comunale al Piano Stralcio Fasce Fluviali dell Autorità di Bacino del Fiume Po e dell art delle Norme Tecniche di Attuazione del committente MIROGLIO S.p.A. Strada Tagliata n ALBA (CN) data Novembre 2015 Ing. Sergio Sordo Studio di ingegneria civile Corso Langhe n.10, Alba Tel sordosergio@srstudio.info

2 INDICE 1. PREMESSA CARATTERISTICHE MORFOLOGICHE DELL AREA E DI QUELLE LIMITROFE DESCRIZIONE DEGLI INTERVENTI PREVISTI VALUTAZIONE DELL ALTEZZA DI PIOGGIA CON IL METODO TCEV DELLA REGIONE PIEMONTE CALCOLO DELLE PORTATE D ACQUA METEORICA DA SMALTIRE VERIFICA DELLE SEZIONI DEI CONDOTTI FOGNARI ESISTENTI E DIMENSIONAMENTO DEI COLLETTORI FOGNARI IN PROGETTO VERIFICA DELLA SEZIONE DEL CANALE VACCHERIA VERIFICA DELLA SEZIONE DEL CANALE MOLINO LAVANDARO ALLEGATI PROGETTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE METORICHE SUPERFICIALI 2

3 1. PREMESSA Il presente lavoro viene redatto dallo scrivente su incarico della ditta MIROGLIO S.p.A. allo scopo di valutare tutti gli elementi idrologici-idraulici atti alla verifica della nuova rete di regimazione delle acque meteoriche relative all area oggetto di studio. L intervento in oggetto consiste nel recupero di un comparto industriale dismesso con manutenzione straordinaria di alcuni capannoni, manutenzione ordinaria degli edifici adibiti ad uso ufficio e la realizzazione di un nuovo capannone come ampliamento di un capannone esistente. Lo scopo della presente relazione riguarda la verifica della rete di regimazione esistente nelle aree oggetto di intervento e la progettazione della nuova rete di smaltimento relativa al capannone di nuova realizzazione. 2. CARATTERISTICHE MORFOLOGICHE DELL AREA E DI QUELLE LIMITROFE L area in cui si colloca l intervento in oggetto è posizionata a nord-ovest del concentrico di Alba, in prossimità del confine con il Comune di Guarene. Dal punto di vista morfologico l area si presenta pianeggiante, con quote comprese tra i e i m s.l.m. (fonte: rilievo aerofotogrammetrico della Città di Alba). PROGETTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE METORICHE SUPERFICIALI 3

4 Fig. 2.1: individuazione dell area di intervento su Carta Tecnica Regionale (rappresentazione non in scala) Fig. 2.2: individuazione dell area di intervento su foto aerea (fonte: Google Earth, 2014) PROGETTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE METORICHE SUPERFICIALI 4

5 3. DESCRIZIONE DEGLI INTERVENTI PREVISTI Gli interventi in progetto prevedono il ripristino e l ampliamento di un complesso industriale di proprietà della Miroglio S.p.A. collocato in strada Tagliata e oggi in disuso. Tale complesso sta per essere acquistato dalla società Bianco S.p.A. al fine di realizzare la propria sede aziendale. Si prevede di realizzare: 1. interventi di manutenzione straordinaria sia su un capannone di estensione superiore a m 2 composto da 1 piano fuori terra sia su un capannone più piccolo di estensione pari a m 2 composto da 1 piano fuori terra. Gli interventi prevedono la sostituzione della copertura esistente in eternit con una copertura in lamiera grecata; 2. interventi di manutenzione ordinaria su un fabbricato multiplo destinato ad uffici, costituiti sostanzialmente da una ritinteggiatura e dalla manutenzione degli impianti; 3. ampliamento degli edifici industriali mediante la costruzione di un capannone in cemento armato prefabbricato di m complessivi con dimensioni in pianta pari a m per m e un altezza massima pari a m 11.58, da realizzarsi in fregio al capannone esistente di maggiori dimensioni. La realizzazione del capannone comporterà la demolizione di parte dell ex magazzino esistente per un totale di m 2. PROGETTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE METORICHE SUPERFICIALI 5

6 Fig. 3.1: planimetria su foto aerea con individuazione (in rosso) dell area oggetto di intervento per la realizzazione di un nuovo capannone avente una superficie di 3958 m 2 (fonte: Google Earth, 2014). Area oggetto di intervento Area non oggetto di intervento Fig. 3.2: sezione tipo del nuovo capannone. PROGETTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE METORICHE SUPERFICIALI 6

7 Foto. 3.3: fotografia dell area in cui verrà realizzato il nuovo capannone. È visibile, anche, il capannone esistente di dimensioni maggiori, al quale sarà sostituita la copertura in eternit con una lamiera grecata. Foto 3.4: fotografia dell area in cui verrà realizzato il nuovo capannone. PROGETTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE METORICHE SUPERFICIALI 7

8 4. VALUTAZIONE DELL ALTEZZA DI PIOGGIA CON IL METODO TCEV DELLA REGIONE PIEMONTE La legge di distribuzione di probabilità del valore atteso a doppia componente, nota come TCEV (Two Component Extreme Value), rappresenta la distribuzione del massimo valore in un dato intervallo di tempo di una variabile casuale distribuita secondo una miscela di due esponenziali, quando il numero di occorrenze di una stessa variabile, in detto intervallo, segue la legge di Poisson. La stima dei parametri della distribuzione TCEV può essere effettuata utilizzando sia una serie di valori che eccedono un prefissato livello di soglia, sia una serie di valori massimi in un prefissato intervallo di tempo generalmente assunto, in Idrologia, pari ad un anno. Detta stima può anche essere effettuata utilizzando tecniche di regionalizzazione dei parametri. Tali tecniche sono tra l altro necessarie quando si vuole interpretare il comportamento statistico di una variabile idrologica, della quale non si dispone di osservazioni nella località di interesse. Per il caso in oggetto si fa riferimento allo studio relativo alla Regionalizzazione delle piogge redatto con modello TCEV a cura dell Assessorato Regionale Tutela del Suolo Settore OO.PP. Difesa Assetto Idrogeologico della Regione Piemonte. Tale modello studia in modo statistico le massime altezze di precipitazione con assegnato tempo di ritorno e durata pari a 1-24 ore e 1-5 giorni sul territorio piemontese. La procedura permette di determinare il tempo di ritorno associato ad una data altezza di pioggia che si è verificata su un area caratterizzata dalla propria altitudine media e dal fatto di essere contenuta in una particolare zona pluviometricamente omogenea. La medesima procedura può essere anche applicata nell ordine inverso per determinare un altezza di precipitazione di assegnato tempo di ritorno. PROGETTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE METORICHE SUPERFICIALI 8

9 La valutazione avviene attraverso due passaggi matematici. Il primo consiste nel definire il parametro E, corrispondente alla media delle altezze massime di precipitazione registrate in un dato intervallo di tempo. La funzione che definisce tale parametro varia da zona a zona, per cui sono state definite per la regione Piemonte 6 aree pluviometricamente omogenee, a cui corrispondono le seguenti funzioni caratteristiche: ZONA OMOGENEA 1: E1 = 30,86 t ZONA OMOGENEA 2: E2 = 25,37 t ZONA OMOGENEA 3: E3 = 22,62 t ZONA OMOGENEA 4: E4 = 36,58 t ZONA OMOGENEA 5: E5 = 18,37 t ZONA OMOGENEA 6: E6 = 16,07 t (0,412+0,00024 Z)/1,38 (0,469+0,00023 Z)/1,38 (0,3377+0, Z)/1,38 (0,504+0, Z)/1,38 (0, Z)/1,38 (0,69-0,00007 Z)/1,38 dove t corrisponde alla durata della pioggia considerata (ore) e Z all'altitudine (m s.l.m.). Dal rapporto tra l'altezza di pioggia misurata XT e il valore E si ricava X 1 = XT/E. Introducendo quest'ultimo parametro nelle seguenti funzioni, che descrivono le 3 curve di crescita caratteristiche di altrettante aree in cui è stata suddivisa la regione Piemonte, si ottiene la probabilità di non superamento SZ: ZONA PLUVIOMETRICA 1: SZ1 = e ZONA PLUVIOMETRICA 2: SZ2 = e ZONA PLUVIOMETRICA 3: SZ3 = e (-15,8119,452 -X 1-1,885 7,179 -X 1 ) (-20,38 25,078 -X 1-2,231 8,498 -X 1 ) (-43,35 53,35 -X 1-3,684 14,21 -X 1 ) Dal parametro SZ si ricava infine il tempo di ritorno di un determinato evento TR dalla seguente relazione: TR = 1 1-SZ PROGETTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE METORICHE SUPERFICIALI 9

10 Applicando a ritroso le stesse funzioni si può ricavare l altezza di precipitazione di assegnato tempo di ritorno da utilizzare poi nel calcolo delle portate tramite il metodo razionale. Introducendo nel modello di regionalizzazione TCEV il valore del tempo di pioggia e quello del relativo tempo di ritorno, si ottiene l altezza di pioggia cercata. 5. CALCOLO DELLE PORTATE D ACQUA METEORICA DA SMALTIRE Si compie, innanzitutto, la verifica dei condotti fognari di intercettazione e smaltimento delle acque meteoriche già esistenti e che verranno mantenuti. Per compiere la verifica dei condotti fognari di intercettazione e smaltimento delle acque meteoriche dell area in oggetto e per la successiva valutazione dell incremento della criticità idraulica delle condizioni a valle del fabbricato nei collettori pubblici, occorre valutare le portate conseguenti all altezza d acqua meteorica di progetto. Le portate da smaltire che si esaminano sono quelle conseguenti all altezza di pioggia con tempo di ritorno pari a 10 anni, alla stregua di quanto di norma si verifica per una fognatura di acque bianche o miste. La valutazione delle portate dai dati pluviometrici prende origine dalla stima dell altezza di precipitazione che può verificarsi sulla superficie scolante per una definita durata. La durata da considerare é pari al tempo necessario perché tutta la superficie sottesa dalla prefissata sezione contribuisca al deflusso, avendo però definito il carattere dell evento da considerare: cioè il numero d anni nel quale mediamente l evento può essere uguagliato o superato. La durata della precipitazione che si assume per tetti, piazzali e giardini al fine di valutare l intensità di pioggia è normalmente circa 12 minuti (0.20 ore). Nota l intensità di precipitazione, per una assegnata superficie scolante S caratterizzata da un coefficiente di deflusso, la portata defluente è data dall espressione: PROGETTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE METORICHE SUPERFICIALI 10

11 Q S j con: Q = portata meteorica defluente = coefficiente di deflusso S = superficie esposta alla pioggia j = intensità pluviometrica I coefficienti di deflusso da adottare per i tipi di superficie in oggetto sono: tetti, coperture impermeabili, ovvero: = 1.0 cortile con pavimentazione con porfido e autobloccanti, ovvero: = 0.8 In relazione allo schema della rete fognaria già esistente si possono definire le superfici scolanti che contribuiscono ad alimentare il deflusso superficiale nelle sezioni significative di verifica della rete fognaria. Nella seguente tabella si indicano le superfici afferenti alle varie sezioni di verifica, come riportato nelle tavole progettuali. Sezione di verifica Sup. copertura impermeabile [m 2 ] Sup. cortile [m 2 ] S S S S S S S S S PROGETTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE METORICHE SUPERFICIALI 11

12 Applicando il modello TCEV citato in precedenza si calcola dapprima l altezza di pioggia corrispondente al caso in esame: Tempo di ritorno [anni] Quota [m.s.l.m] Tempo di pioggia [min] h pioggia [mm] Si determina, quindi, l intensità di pioggia j necessaria per definire la portata meteorica defluente nei condotti, ovvero la portata specifica in l/s/m 2, considerando il tempo di pioggia preso in esame e supponendo ragionevolmente che l intensità sia costante durante tale breve periodo. Si ha pertanto, nella nuova situazione di progetto: Sezione di verifica Q meteorica Tr = 10 anni [l/s] S S S S S S S S S Si specifica che non tutti i piazzali e le aree verdi sono dotate di cadotoie per l intercettazione delle acque meteoriche. Allo stesso modo si specifica che alcune delle coperture degli edifici oggetto di intervento scaricano le loro acque direttamente su piazzali e aree verdi, piuttosto che nei collettori fognari. Quindi per il calcolo delle suddette portate si è tenuto conto PROGETTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE METORICHE SUPERFICIALI 12

13 solamente delle coperture che scaricano nei collettori fognari e dei piazzali e delle aree verdi provvisti di caditoie. È importante puntualizzare che le acque meteoriche che non sono convogliate direttamente nei collettori fognari perché insistono su aree verdi e piazzali non provvisti di caditoie o perché insistono su coperture che non scaricano nei collettori, vengono comunque laminate sugli ampi piazzali e infiltrate gradualmente nelle ampie aree verdi presenti. Le acque non infiltrate nel sottosuolo, ma laminate nei piazzali, raggiungono successivamente le caditoie esistenti, una volta terminato l evento intenso e pertanto il loro contributo non è significativo durante tale evento intenso di progetto. 6. VERIFICA DELLE SEZIONI DEI CONDOTTI FOGNARI ESISTENTI E DIMENSIONAMENTO DEI COLLETTORI FOGNARI IN PROGETTO Il calcolo della portata nei condotti della rete fognaria interna viene eseguito in condizioni di moto uniforme. Per la verifica delle condotte si utilizza la formula di Prandtl - Colebrook, che calcola la portata in tubazioni a riempimento completo. L utilizzo di tale formula permette di studiare il moto dell acqua nelle condotte anche quando il regime del moto non è assolutamente turbolento ma semplicemente turbolento. Infatti in Idraulica le due denominazioni descrivono regimi fluidi diversi; le formule pratiche comunemente usate presuppongono che il moto sia assolutamente turbolento e quindi che le variazioni di velocità e di viscosità dell acqua non influenzino il coefficiente d attrito. E ben noto tuttavia che nelle tubazioni di uso comune, per velocità minori al metro al secondo, il regime non è assolutamente turbolento ma, per valori normali di viscosità dell acqua, semplicemente turbolento. PROGETTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE METORICHE SUPERFICIALI 13

14 L espressione della formula di Prandtl - Colebrook è la seguente: V log D 2 g J D e 3.71D 2 g J D con: V = velocità di scorrimento D = diametro interno del tubo J = pendenza motrice Q = portata defluente = viscosità cinematica del liquido e = scabrezza di esercizio g = accelerazione di gravità D Q 4 Il valore di esercizio assume il significato di scabrezza equivalente, che tiene in conto non solamente il valore relativo al materiale costituente la condotta, ma anche le perdite localizzate relative ai giunti, alle curve ed ai pozzetti. 2 V PROGETTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE METORICHE SUPERFICIALI 14

15 Verifica tubazioni esistenti Le tubazioni esistenti di collettamento delle acque meteoriche relative all area in oggetto, realizzate in CLS, hanno un diametro interni di 300 e 500 mm. Utilizzando la formula di Prandtl Colebrook, assumendo una esercizio = 1 mm, note le pendenze delle condotte esistenti, pari almeno allo 0.5%, è possibile calcolare la portata smaltibile da ogni tubazione presente nella rete, in condizioni di riempimento completo. Il valore a sezione completamente riempita non rappresenta quello massimo smaltibile dalla condotta in quanto la massima portata si ha con un altezza d acqua nella tubazione pari al 93% del diametro. Si ottiene che: Sezione di verifica Q max defluente [l/s] [mm] Q h=93% [l/s] h/d S S S Le tubazioni in CLS esistenti risultano quindi verificate dal punto di vista idraulico. Sono inoltre presenti delle tubazioni in PVC che hanno un diametro interno di 300 mm. Utilizzando la formula di Prandtl Colebrook, assumendo una esercizio = 0.10 mm, note le pendenze delle condotte esistenti, pari almeno allo 0.5%, è possibile calcolare la portata smaltibile da ogni tubazione presente nella rete, in condizioni di riempimento completo. Il valore a sezione completamente riempita non rappresenta quello massimo smaltibile dalla condotta in quanto la massima portata si ha con un altezza d acqua nella tubazione pari al 93% del diametro. PROGETTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE METORICHE SUPERFICIALI 15

16 Si ottiene che: Sezione di verifica Q max defluente [l/s] [mm] Q h=93% [l/s] h/d S S Le tubazioni in PVC esistenti risultano quindi verificate dal punto di vista idraulico. Dimensionamento delle tubazioni in progetto Il dimensionamento delle tubazioni in progetto viene condotto utilizzando la formula di Prandtl Colebrook. Le tubazioni in progetto saranno realizzate in PVC; si assume pertanto una esercizio = 0.10 mm, mentre la pendenza minima delle condotte è pari allo 0.5%. Si ottiene: Sezione di verifica Q max defluente [l/s] int [mm] Q h=93% [l/s] h/d S S S Le tubazioni in progetto saranno realizzate in PVC ed avranno un diametro interno pari 300 mm. 7. VERIFICA DELLA SEZIONE DEL CANALE VACCHERIA Per la regimazione delle acque meteoriche afferenti le aree relative alla sezione S5, il collettore fognario viene presumibilmente convogliato verso il canale Vaccheria presente nelle vicinanze. Il calcolo delle portate nel canale viene fatto in condizioni di moto uniforme, in quanto per sezioni molto regolari, come quelle dei canali artificiali, questo tipo di moto permette di ottenere risultati attendibili. La valutazione della portata viene effettuata utilizzando la nota espressione: PROGETTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE METORICHE SUPERFICIALI 16

17 Q R i dove: Q = portata liquida = sezione liquida R = raggio idraulico B = contorno bagnato i = pendenza media del fondo alveo = 1 6 C R = coefficiente di Chezy C = coefficiente di scorrevolezza di Strickler La scabrezza del canale che si adotta nel calcolo della portata è desunta dai correnti valori suggeriti dalla letteratura tecnica. Si è pertanto adottato il seguente valore: sabbia, limo o ghiaia: C = 25 m 1/3 /s E pertanto possibile valutare la capacità di deflusso limite del canale Vaccheria. Considerando: altezza media dal fondo alveo delle sponde = 200 cm larghezza media della sezione in sommità = 500 cm pendenza media del canale = 0.3 % si ottiene: Qlimite = m 3 /s PROGETTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE METORICHE SUPERFICIALI 17

18 Questo valore viene confrontato con la massima portata meteorica stimata in aggiunta alla massima portata derivabile dal canale. Tale portata è di 5.60 m 3 /s desunta dal testo Le irrigazioni d Italia per il Canale Vaccheria. Si osserva che tale valutazione è di tipo generale e non tiene conto degli effetti locali; tuttavia si ritiene, ragionevolmente, che nell ottica di una valutazione globale della capacità di deflusso dell area, esso mantenga una sua validità, dovuta al fatto che si ipotizza anche la presenza di una sorta di effetto di compensazione dei fenomeni locali. Si riportano nella tabella seguente i valori delle portate limite e delle condotte. Q massima defluente Q limite Q limite / Q massima defluente [m 3 /s] [m 3 /s] Pertanto, in considerazione del fatto che la portata limite smaltibile dal canale è più del doppio di quella ipotizzata in afflusso, si può affermare che tale corso d acqua è idoneo a smaltire la portata in afflusso ipotizzata anche considerando con le approssimazioni fatte. 8. VERIFICA DELLA SEZIONE DEL CANALE MOLINO LAVANDARO Le acque meteoriche intercettate dalla rete di regimazione e che non sono inviate al Canale Vaccheria, sono convogliate nel Canale Lavandaro attraverso cinque scarichi distinti, posti a breve distanza l uno dall altro, come visibile nelle figure seguenti. Per questo motivo, nelle seguenti valutazioni analitiche si procede considerando un unico scarico che convoglia nel canale stesso l intera portata stimata per tutte le aree di interesse. PROGETTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE METORICHE SUPERFICIALI 18

19 Foto 8.1: fotografie degli scarichi che convogliano le acque meteoriche nel Canale Lavandaro. Il calcolo delle portate defluenti nel Canale Lavandaro viene eseguito in condizioni di moto uniforme, in quanto per sezioni molto regolari, come quelle PROGETTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE METORICHE SUPERFICIALI 19

20 dei canali artificiali, questo tipo di moto permette di ottenere risultati attendibili alla stregua del moto permanente. La valutazione della portata viene effettuata utilizzando la nota espressione: Q R i dove: Q = portata liquida; = sezione liquida; R B i = raggio idraulico; = contorno bagnato; = pendenza media del fondo alveo; 1 6 = C R = indice di scabrezza; C = coefficiente di scabrezza di Gauckler-Strickler. La scabrezza del canale che si adotta nel calcolo della portata è desunta dai correnti valori suggeriti dalla letteratura tecnica. Si è pertanto adottato il seguente valore: canali con fondo in ghiaia e abbondante vegetazione: C = 25 m 1/3 /s E pertanto possibile valutare la capacità di deflusso limite del canale Molino Lavandaro, ossia la portata massima che può defluire nel canale stesso senza generare esondazioni. Considerando: altezza media dal fondo alveo delle sponde = 1.10 m larghezza media della sezione alla base = 2.50 m larghezza media della sezione in sommità = 21.00m pendenza media del canale = 0.13% si ottiene: Qlimite = 8.40 m 3 /s Questo valore viene confrontato con la massima portata meteorica stimata in aggiunta alla massima portata derivabile dal canale. PROGETTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE METORICHE SUPERFICIALI 20

21 Si osserva che tale valutazione è di tipo generale e non tiene conto degli effetti locali; tuttavia si ritiene, ragionevolmente, che nell ottica di una valutazione globale della capacità di deflusso dell area, esso mantenga una sua validità, dovuta al fatto che si ipotizza anche la presenza di una sorta di effetto di compensazione dei fenomeni locali. Si riportano nella tabella seguente i valori delle portate limite e delle condotte. Q massima defluente [m 3 /s] Q limite Q limite / Q massima defluente [m 3 /s] Pertanto, in considerazione del fatto che la portata limite smaltibile dal canale è superiore a quella massima ipotizzata in afflusso, si può affermare che tale corso d acqua è idoneo a smaltire le portate in afflusso senza generare fenomeni di esondazione. Si rammenta che la portata massima defluente stimata rappresenta un valore ampiamente cautelativo in quanto pari alla massima portata prelevabile dal Canale di Santa Vittoria sommata ad una portata meteorica afferente ad un ampia area circostante il canale Lavandaro, pertanto la verifica poc anzi effettuata è da ritenersi senz altro cautelativa. Questo significa che, verosimilmente, il coefficiente di sicurezza reale risulta essere superiore al valore 1.51 determinato analiticamente. Si può, pertanto, dichiarare che la sistemazione in progetto non presenta elementi che possano indurre condizioni critiche sul piano idraulico e neppure un aggravio apprezzabile delle condizioni idrauliche di deflusso nei corpi idrici recettori all interno dei quali sono convogliate le acque meteoriche intercettate. Ing. Sergio Sordo PROGETTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE METORICHE SUPERFICIALI 21

22 9. ALLEGATI Tavola unica con: Corografia Carta Territoriale Regionale (CTR) dell area oggetto di studio scala 1: Progetto della fognatura bianca scala 1:1.000 PROGETTO DI REGIMAZIONE DELLE ACQUE METORICHE SUPERFICIALI 22

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