ESERCITAZIONE PER LA QUARTA PROVA DELL' ESAME DI STATO PER L'ABILITAZIONE ALLA PROFESSIONE DI INGEGNERE CIVILE E AMBIENTALE Autore: Marina Roma

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1 ESERCITAZIONE PER LA QUARTA PROVA DELL' ESAME DI STATO PER L'ABILITAZIONE ALLA PROFESSIONE DI INGEGNERE CIVILE E AMBIENTALE Autore: Marina Roma Il presente documento riassume tutti i passaggi da seguire per svolgere un esercizio di progettazione di briglie: dall'elaborazione di dati di pioggia necessari per ricavare la portata di progetto, al dimensionamento vero e proprio della briglia, che consiste nel definire: pendenza di compensazione, numero di briglie, loro altezza e distanza, scelta della sezione della gaveta e suo dimensionamento, definizione dello spessore al coronamento ed eventuale dimensionamento delle controbriglie. Segue poi la parte relativa alle verifiche idrauliche (erosione a valle della briglia e sifonamento) e al calcolo della spinta agente sulla briglia per le diverse condizioni di esercizio (calcolo necessario per effettuare un corretto dimensionamento statico della briglia). L'Autore declina ogni responsabilità per le eventuali inesattezze ed errori riportati nel presente elaborato, nonché per gli eventuali danni che dall'utilizzo dello stesso possono derivarne.

2 1. Elaborazione statistica delle portate con Gumbel Determinazione pendenza di compensazione (i c ) Calcolo del numero (n), dell'altezza (Z) e della distanza (D) tra le briglie Dimensionamento della gaveta Dimensionamento dello spessore al coronamento della briglia Verifiche idrauliche Dimensionamento controbriglia Dimensionamento statico e calcolo delle spinte Prima dell'interramento A interramento avvenuto con briglia senza dreni A interramento avvenuto con briglia dotata di dreni... 19

3 Nota la lunghezza del tratto da sistemare (L) e le pendenze originale (i 0 ) e di compensazione (i c ) dell'alveo, da considerazioni geometriche è possibile ricavare il dislivello H da coprire con le briglie: H = (i 0 - i c ) L Poi posso: 1) fissare la distanza tra le briglie, generalmente superiore a 60m, (es. D = 65m) e ricavare il numero di briglie come: n = L / D e definire quindi l'altezza della singola briglia come: Z = H / n (verificando che sia < 10m per non rientrare nel regolamento delle dighe) 2) oppure fissare prima il numero di briglie n e ricavare, di conseguenza, Z = H/n e D = L/n.

4 1) verifica escavazione a valle 2) verifica sifonamento 1) Verifica escavazione a valle Lo scavo prodotto dall'azione del getto sfiorante sul fondo - ed in particolare la massima profondità di escavazione (h s ) - può stimarsi mediante la formula di Schoklitsch: hs 4,75 ( hm hv ) d90 q h NB. il diametro d 90 va espresso in [mm], i tiranti in [m] e la portata specifica q in [m 3 /s*m]. v In assenza di controbriglia, h v può essere assunto, in prima approssimazione, pari al tirante di moto uniforme (dopo che il disturbo arrecato dal getto, a un po' di distanza dal punto di impatto, si sarà attenuato). Lo calcolo, quindi, con riferimento alla sezione dell'alveo con la formula di Gaukler Strikler, per la Q P con tempo di ritorno anni, con la pendenza originale i 0 (perchè sto valutando il funzionamento nella gioventù, prima ancora che la pendenza, per via dell'interramento, diventi quella di compensazione). Solito procedimento iterativo: K st R 2/3 i 0 NB 2. Nella formula compare il d 90 del materiale d'alveo perchè stiamo considerando il caso in cui il getto impatta sul fondo privo di rivestimento (fondo alveo non protetto); per ridurre il valore di h s ottenuto in tal modo si può porre un rivestimento un materasso di pietrame a maggior pezzatura d. O ancora, si potrebbe realizzare briglie di altezza minore, così da ridurre il H o allargare la base B G della gaveta per ridurre la portata specifica q oppure realizzare una controbriglia che, favorendo la formazione di un cuscino d'acqua, aumenta h v e fa ridurre il H. La distanza (x) percorsa dal getto che cade può essere valutata approssimando la vena stramazzante ad un grave che, dotato di una velocità iniziale (v) pari alla velocità sulla briglia, cade da una quota pari al dislivello tra la quota della lama d'acqua sulla briglia e il fondo alveo (Z è l'altezza della briglia; h il carico sulla gaveta). x V 2( Z g h)

5 Dati necessari per il calcolo delle spinte A partire dal peso specifico ( s ) del materiale di interramento e nota la porosità (p), determino il peso specifico apparente ( e quello del materiale saturo ( sat ) come: sat s (1 s (1 p) p) p w Calcolo i coefficienti di spinta attiva del terreno (K a ) a partire dall'angolo di attrito (se ho l'angolo in gradi, moltiplico per 180/ per averlo in radianti): del materiale k a tan mentre il coefficiente di spinta del terreno a riposo (K 0 ) è compreso, per le sabbie, tra 0,4 e 0,7 (per esempio assumiamo 0,5). k 0 = 0,4-0,7 Occorre conoscere, infine, il carico sulla soglia (h, calcolato prima) e il tirante a valle (h v ). Il calcolo delle spinte verrà fatto per tre scenari: a) prima dell'interramento (fase di gioventù) b) interramento avvenuto (fase di maturità) ipotizzando briglia dotata di fori di drenaggio; c) interramento avvenuto (fase di maturità) ipotizzando briglia priva di dreni.