04/04/2016. Maurizio Giugni Titolo della lezione Tubazioni per il convogliamento a pressione ed a pelo libero: materiali lapidei

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1 7 Lezione n. Parole chiave: Convogliamento a pressione ed a pelo libero. Materiali lapidei. Corso di Laurea: Ingegneria per l Ambiente e il Territorio Insegnamento: Infrastrutture Idrauliche Maurizio Giugni Titolo della lezione Tubazioni per il convogliamento a pressione ed a pelo libero: materiali lapidei Docente: giugni@unina.it A.A Materiali Lapidei e Ceramici Convogliamento a pressione Convogliamento a pelo libero tubi in cemento armato ordinario tubi in cemento armato precompresso tubi in c. a. ad armatura diffusa (TAD) tubi in calcestruzzo tubi in grés ceramico tubi in composito polimeri e cemento

2 Tubi in cemento armato ordinario CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATURE METALLICHE CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO Materiale fragile Bassa resistenza a sollecitazioni di trazione Più elevata resistenza a trazione Contiene le deformazioni al di sotto del limite di fessurazione Armatura longitudinale: una o due gabbie Armatura trasversale: ferri sagomati ad elica Tubi in cemento armato ordinario PROCEDIMENTI DI FABBRICAZIONE Calcestruzzo centrifugato Calcestruzzo centrifugato entro cassaforma orizzontale rotante contenente le armature Calcestruzzo vibrato Calcestruzzo gettato entro forme cilindriche poste in opera verticalmente e contenenti le armature longitudinali e trasversali, vibrato per dare maggiore compattezza al prodotto finale

3 Tubi in cemento armato ordinario D comm = mm P e < 2-3 atm (PD < 600 kg/cm) Giunti: maschio e femmina oppure a bicchiere Posa su sella di conglomerato cementizio Impiego per grandi adduzioni (L > 100 Km) Pezzi speciali in acciaio Punto debole: eventuali non previsti effetti di colpo d ariete Tubi in cemento armato precompresso armature di precompressione longitudinale aumento resistenza alla flessione (trasporto, posa, cedimenti) radiale eliminazione sforzi di trazione del cls (pressione interna, carichi) Procedimenti di fabbricazione Precompressione totale Predisposizione all interno di due forme cilindriche verticali e coassiali, distanziate dello spessore previsto del tubo, di una gabbia realizzata da un elica di filo di acciaio sostenuta, non in tensione, su ferri piatti scanalati, integrata da un armatura di precompressione longitudinale. Posta in tensione l armatura longitudinale, viene realizzato il getto, opportunamente costipato con vibratori. Durante la maturazione con vapore viene dilatata la cassaforma interna che, trascinando il getto di cls e l armatura elicoidale, la mette in tensione. Raggiunta la maturazione, viene tolta pressione alla cassaforma interna e liberata l armatura longitudinale.

4 Tubi in cemento armato precompresso Procedimenti di fabbricazione Tubo nucleo Precompressione radiale con eliche di filo d acciaio armonico avvolte sotto tensione su un tubo-nucleo precedentemente fabbricato con armature longitudinali pretese. L elica di precompressione, bloccata sul tubo, viene ricoperta con intonaco di protezione, a sua volta ricoperto con uno strato di mastice bituminoso armato con tessuto di fibre di vetro. La precompressione longitudinale è importante anche in fase di realizzazione della precompressione radiale, onde evitare fessurazioni tra la zona cerchiata e quella ancora libera (effetto salciccia). Tubi in cemento armato precompresso D comm = mm L canna = 3-6 m P e < 2 MPa Giunti a bicchiere con guarnizione di gomma; Bicchiere ad elevata resistenza con spessori aumentati e rinforzo di armatura; Pezzi speciali in acciaio.

5 Tubi in cemento armato ad armatura diffusa (TAD) D comm = mm L canna = 4-5 m P e < MPa Giunti: bicchiere con guarnizione di gomma o a manicotto Armature trasversali e longitudinali costituite da un elevatissimo numero di fili d acciaio ad alta resistenza e di diametro assai ridotto (0.8-2mm), uniformemente distribuiti sulla parete Particolari caratteristiche di resistenza specie a trazione (utilizzo per pressioni più elevate) Spessori ridotti data l elevata resistenza specifica Tubi in calcestruzzo D comm = mm; L canna = 3-6 m Resistenza all abrasione: funzione del grado di compattezza del cls. Resistenza all aggressione chimica: funzione del grado di compattezza e del rapporto A/C. Giunti a bicchiere con anello elastomerico di tenuta a volte inglobato nello spessore della parete (giunto a mezzo spessore ) Giunti a manicotto Bicchiere ad elevata resistenza con spessori aumentati e rinforzo di armatura Pezzi speciali in acciaio Sezioni circolari o ovoidali con o senza piede d appoggio Procedimenti di fabbricazione: vibrazione, vibrocompressione radiale, centrifugazione Cementi ad alta resistenza o a dosaggio elevato (>300kg/m 3 ), con rapporto A/C<0.35; Particolari del giunto

6 Tubi in calcestruzzo a sezione circolare Tubazioni in calcestruzzo a sezione circolare Tubi in calcestruzzo a sezione ovoidale Tubazioni in calcestruzzo a sezione ovoidale Speco a sezione ovoidale, in particolare quello con profilo vecchio inglese. Carenza di idonee normative che assicurino una standardizzazione della produzione. Incerta tenuta idraulica del giunto. Per piccole portate convogliate le velocità risultano più elevate di quelle che si attingono in uno speco circolare. Possibilità di rivestire il fondo con un fondello in grés (attacchi chimici, abrasione, riduzione resistenze al moto).

7 Tubi in calcestruzzo a sezione ovoidale a mezzo spessore Fondello in grés per aumentare la resistenza all abrasione e all aggressione chimica del fondo speco. Tubazioni in calcestruzzo a sezione ovoidale a mezzo spessore Giunto ricavato nello spessore della parete dello speco: giunto a mezzo spessore. Prelievo e controllo di qualità dell argilla Aggiunta di chamotte, scarti di lavora zione o residui di tubazioni dismesse Tubi in grés Frantumazione e raffinazione delle argille per ottenere un impasto omogeneo Umidificazione impasto Ipsilatore: plastificazione dell impasto; estrusione Essiccatori a tunnel Processo di fabbricazione delle tubazioni in grés Classificazione tubi e smistamento Bagno di engobbio per cottura e vetrificazione Forno: i tubi sono per 70 ore a 1100 C Aumento di coesione Aumento di durezza e resistenza meccanica Riduzione porosità Vetrificazione superfici: impermeabilità + resistenza all aggressione chimica

8 Tubi in grés D comm = mm L canna = 2 m Argilla + Acqua + Calore = GRES Giunti a bicchiere con guarnizione di resina poliuretanica solidale al tubo Il gres è un materiale vetroso e, quindi, fragile. Pertanto notevole attenzione è richiesta nelle fasi di trasporto e movimentazione in quanto i tubi danneggiati non possono essere riparati o recuperati realizzando scorcioni. La resistenza all'abrasione ed agli attacchi chimici è notevole data la presenza dello strato vetroso superficiale. Il materiale è idraulicamente liscio. La limitata lunghezza delle barre, correlata alla tecnologia di produzione, comporta un elevato numero di giunti; questa circostanza, in genere ostativa per la celerità di posa, associata ai numerosi pezzi speciali, ottenuti per stampaggio, torna, invece, a tutto vantaggio in presenza di tracciati tortuosi. Tubi in grés Guarnizione in poliuretano Pezzi speciali Bagno di engobbio

9 Tubi in grés Tubi in Composito Polimeri e Cemento (CPC) Processo di fabbricazione di condotte in CPC

10 Tubi in Composito Polimeri e Cemento (CPC) D comm = mm L canna = 3-4 m e= atm Giunti a manicotto in fibrocemento con guarnizione di tenuta Posa su letto di sabbia o sella di calcestruzzo Legge n. 257 del Norme relative alla cessazione dell impiego dell amianto Le tubazioni di fibro-cemento oggi vengono prodotte senza amianto impiegando fibre sintetiche di materie plastiche e cellulosa (le quali conferiscono al materiale una sufficiente resistenza a trazione) con cemento ed acqua di impasto realizzando tubazioni in CPC, Composito Polimeri e Cemento, utilizzate nel campo dello smaltimento delle acque reflue. La tecnologia di realizzazione è sostanzialmente analoga a quella utilizzata, per anni, per la produzione dei tubi di cemento-amianto. CARATTERISTICHE elevata compattezza e durezza; discreta resistenza agli ordinari agenti aggressivi; bassa resistenza agli urti; superficie interna liscia e poco porosa assicurata dalla tecnologia di produzione. Materiali di studio IPPOLITO, G., Appunti di Costruzioni Idrauliche, Liguori Editore, Napoli MILANO, V., Acquedotti, Hoepli Cataloghi vari