Dissesti idrogeologici: il ruolo dell ingegnere Il bacino di laminazione a Buttrio:

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1 Dissesti idrogeologici: il ruolo dell ingegnere Il bacino di laminazione a Buttrio: analisi numeriche finalizzate allo studio geotecnico e alla simulazione dei fenomeni di filtrazione sotto lo sbarramento principale Udine, 25 settembre 2015 Francesco Alessandrini ALPE Progetti srl società di ingegneria - Udine

2 Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Introduzione 1 Inquadramento generale e problematiche Comune di Buttrio (UD) traversa bacino F. Alessandrini 2

3 Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Introduzione 1 F. Alessandrini 3

4 Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Introduzione 1 Lo studio del problema idraulico del rio Rivolo nasce negli anni 80, a seguito di una estesa inondazione dell abitato (1983), evento che poi si è ripetuto con significativa criticità anche nel 1993 e F. Alessandrini 4

5 Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Introduzione 1 Dal 1983, anno del primo studio, l opera trova la sua realizzazione nel Il bacino è caratterizzato da uno sbarramento in c.a. (quasi completamente interrato) lungo circa 170m, disposto lungo la direttrice nord-sud, che emerge rispetto il p.c., nella zona più alta, di 5m (6m nella zona sfioratore). A nord si raccorda con un rilevato arginale, lungo circa 800m e con altezza variabile da 3m a 1.4m. A sud si raccorda con un altro rilevato, meno esteso (130m) e di minore altezza. zona di scarico 170m F. Alessandrini 5

6 Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Introduzione 1 Dal punto di vista idraulico: Volume invasabile: m 3 (fino a max m 3 ) Portata laminata: m 3 /s Scarichi: 1 bocca inferiore (sempre libera), 2 bocche a quota superiore in caso di malfunzionamento della prima, sfioratore di sicurezza Planimetria superficie allagata F. Alessandrini 6

7 Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Introduzione 1 Sezione tipo traversa Sezione tipo traversa in corrispondenza dello sfioratore di sicurezza F. Alessandrini 7

8 Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Modellazione numerica 2 Considerazioni generali sulla modellazione numerica ai fini progettuali: 1- tempi ridotti a disposizione nei progetti a media dimensione 2- predimensionamento con metodi semplificati 3- analisi numeriche complesse divengono il giustificativo di un progetto già definito 4- parametri geotecnici «grezzi» e indefiniti rispetto alla precisione del calcolo 5- parametri già definiti a priori nei modelli più semplici e poi variati (soprattutto i parametri deformativi) nella calibrazione del modello per adeguare i risultati all ordine di grandezza già individuato 6- difficile procedere ad analisi di sensitività con modelli complessi F. Alessandrini 8

9 Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Modellazione numerica 2 Approccio seguito per la discretizzazione del dominio: 1- orizzonte inferiore predefinito dalle condizioni geotecniche 2- spazio laterale minimo pari a 2 volte la dimensione dell opera 3- numero minimo possibile di maglie in relazione alla velocizzazione del calcolo ma legato alla precisione del risultato richiesto 4- geometrie delle maglie guidata dalla geometria delle opere F. Alessandrini 9

10 Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Modellazione numerica 2 Modellazione numerica delle sezioni trasversali più significative per studiare: 1- comportamento deformativo 2- moto di filtrazione con diverse soluzioni di protezione F. Alessandrini 10

11 Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Modellazione numerica 2 Programma di calcolo: MIDAS GTS vers Modello piano (2D) realizzato con elementi plane strain Funzioni di forma: F. Alessandrini 11

12 Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Modellazione numerica 2 Legame costitutivo: per i terreni: Mohr-Coulomb per il calcestruzzo: materiale elastico lineare F. Alessandrini 12

13 Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Comportamento deformativo 3 COMPORTAMENTO DEFORMATIVO SBARRAMENTO SENZA COLONNE IN JET-GROUTING Fase iniziale Scavo di sbancamento F. Alessandrini 13

14 Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Comportamento deformativo 3 F. Alessandrini 14

15 Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Comportamento deformativo 3 Spostamenti verticali a partire dalla condizione post-scavo F. Alessandrini 15

16 DY [m] Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Comportamento deformativo Rinterro Costruzione muro Spostamenti verticali alla base del muro, a partire dalla condizione post-scavo F. Alessandrini 16

17 Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Comportamento deformativo 3 COMPORTAMENTO DEFORMATIVO SBARRAMENTO CON COLONNE IN JET-GROUTING Spostamenti verticali a partire dalla condizione post-scavo F. Alessandrini 17

18 DY [m] Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Comportamento deformativo Rinterro Costruzione muro Spostamenti verticali a partire dalla condizione post-scavo F. Alessandrini 18

19 DY [m] DY [m] Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Comportamento deformativo 3 senza colonne jet-grouting con colonne jet-grouting Rinterro Costruzione muro Rinterro Costruzione muro Confronto tra le 2 soluzioni F. Alessandrini 19

20 Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Moto di filtrazione 4 MOTI DI FILTRAZIONE SEZIONE PRESSO LO SBARRAMENTO SENZA COLONNE IN JET-GROUTING Due analisi di moto di filtrazione in condizioni transitorie: condizione A F. Alessandrini 20

21 Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Moto di filtrazione 4 MOTI DI FILTRAZIONE SEZIONE PRESSO LO SBARRAMENTO SENZA COLONNE IN JET-GROUTING Due analisi di moto di filtrazione in condizioni transitorie: condizione B + una analisi di moto di filtrazione in condizioni stazionarie con livello +88.1m F. Alessandrini 21

22 Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Moto di filtrazione 4 velocità di filtrazione in corrispondenza della 2^ ora (max livello 87,1m) del moto tipo A Velocità max = 7.98*10-8 m/s se T=36000s L=3mm F. Alessandrini 22

23 Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Moto di filtrazione 4 velocità di filtrazione in corrispondenza della 5^ ora (max livello 87,5m) del moto tipo B Velocità max = 1.14*10-7 m/s se T=36000s L=4mm F. Alessandrini 23

24 Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Moto di filtrazione 4 MOTI DI FILTRAZIONE SEZIONE PRESSO LO SBARRAMENTO CON COLONNE IN JET-GROUTING Pressioni totali massime nella condizione A (sopra) e B (lato) Moto di filtrazione assente F. Alessandrini 24