REGIONE EMILIA ROMAGNA AUTORIZZAZIONE IMPIANTO IDROELETTRICO IMPIANTO IDROELETTRICO "NISMOZZA" Bacino idrografico: Fiume Secchia Corso d acqua interessato: Rio Rondino Progettista: Richiedente: Becquerel Electric S.r.l. Via Livatino 9, I 42124 Reggio Emiia P. IVA 02243710411 Idroelettrica Busana S.r.l. Via Livatino, 9-42124 Reggio Emilia P. IVA 02545970358 CALCOLI PRELIMINARI DELLE STRUTTURE 3
INDICE 1. PREMESSA...5 2. VERIFICHE AL GALLEGGIAMENTO...6 2.1. Canale di adduzione dalla griglia di presa in alveo al manufatto di derivazione in sponda sinistra...6 2.2. Manufatto dissabbiatore...6 2.3. Centrale idroelettrica...6 2.4. Condotte...7 3. DIMENSIONAMENTO BLOCCHI DI ANCORAGGIO CONDOTTE...8 4. CALCOLI STRUTTURE IN C.A...9 4.1. Normativa di riferimento...9 4
1. PREMESSA Nella presente relazione si illustrano i calcoli preliminari relativi alle strutture più significative costituenti l impianto idroelettrico in progettazione ed in particolare: - verifiche di galleggiamento del canale adduttore posto tra la griglia di derivazione e il manufatto di presa-dissabbiatore, della centrale idroelettrica, della condotta di adduzione, e di quella di scarico dell impianto; - dimensionamento dei blocchi di ancoraggio delle condotte; Vengono inoltre esposti i lineamenti delle modalità di calcolo delle strutture in CA, da effettuarsi in fase di progettazione esecutiva. 5
2. VERIFICHE AL GALLEGGIAMENTO 2.1. Canale di adduzione dalla griglia di presa in alveo al manufatto di derivazione in sponda sinistra La verifica al galleggiamento del canale di adduzione viene sviluppata con riferimento alla sezione principale (sez. trasversale tavola grafica allegata P03) di cui risulta essere costituito lungo il suo sviluppo dalla griglia di derivazione al manufatto di presa-dissabbiatore. La condizione di verifica più gravosa si ha considerando il manufatto vuoto all interno e completamente immerso in acqua e quindi soggetto alla spinta di Archimede (S A); in tali condizioni la verifica risulta soddisfatta se il coefficiente di sicurezza g = P/S A risulta maggiore di 1.1, dove P è il peso del corpo immerso (calcolato assumendo il peso specifico del calcestruzzo c = 2300 kg/mc): Sez. 2-2: P = 1.9 t/ml; S A = 1.4 t/ml ; g = 1.4 >1,1 2.2. Manufatto dissabbiatore La verifica al galleggiamento del manufatto di dissabbiatore viene sviluppata con riferimento alla sezione principale dell intera struttura, la cui planimetria e sezioni sono riportate in dettaglio nella tavola P03, condiderando il piano di fondazione principale a quota 793,00 m s.m. e ipotizzando cautelativamente la quota della falda posta un metro al di sotto del piano di campagna, essendo l'alveo del Rio Rondino posto a una distanza di oltre 25 m dal manufatto, e quindi alla quota di 795,00 m s. m. In tali condizioni il carico idraulico al di sotto della fondazione (assunto uniforme avendo trascurato a favore di sicurezza le perdite di carico per filtrazione) è pari a h S1 = 795,00-793,00 = 2,00 m; ne consegue che la pressione idrostatica al di sotto del manufatto è pari a P S = ah S, con a peso specifico dell acqua, pari a 1000 kg/mc, pertanto si ricava: P S = 2,0 t/mq. Essendo la sezione di base del manufatto pari a A b= 40,5 mq, si ha una sottospinta S = A b P S = 40,50*2,00= 81 t. Per il calcolo del peso proprio dell opera si considera per il calcestruzzo costituente l opera il peso specifico c = 2500 kg/mc, e avendo calcolato i volumi di calcestruzzo che compongono le diverse parti costituenti il manufatto, trascurando ai fini delle sicurezza il peso delle attrezzature metalliche (grigliati, parapetti, paratoie) si ricava che il peso dell opera è pari a P = 130 t. Il coefficiente di sicurezza al galleggiamento della struttura è quindi pari a g = P/S = 1,6 e pertanto la verifica è soddisfatta, viste anche le semplificazioni adottate nel calcolo ai fini della sicurezza. 2.3. Centrale idroelettrica La centrale idroelettrica è ubicata su di un piccolo terrazzo in sponda sinistra al Rio Rondino, in sponda destra al Rio Riccò e in sponda sinistra al fiume Secchia, a lato della strada provinciale 18 6
Busana-Ligonchio, e la fondazione principale dell'edificio è posta circa 3,0 m al di sotto del piano campagna, intorno a quota 596,00 m s.m. L'alveo del Rio Rondino è posto circa a 60 m dall'edificio della centrale, con quota di fondo intorno a 600 m s.m.; l'alveo del Rio Riccò è posto invece a una distanza di circa 90 m, con quota di fondo intorno a 590 m s.m., l'alveo del fiume Secchia è posto intorno a quota 576,0 m s.m.. Vista la posizione in cui è ubicato l'edificio della centrale rispetto ai corsi d'acqua limitrofi, anche in condizioni di piena bisecolare esso non si troverebbe soggetto a sottopressioni, e non è quindi necessario procedere alla verifica al galleggiamento della struttura. 2.4. Condotte La condotta adduttrice è posata sempre diversi metri al di sopra del fondo dell alveo del Rio Rondino, pertanto anche in condizioni di piena (la cui durata è comunque dell ordine dell ora) la condotta non si troverebbe soggetta a sottospinte, e quindi non è necessario procedere alle verifiche al galleggiamento. 7
3. DIMENSIONAMENTO BLOCCHI DI ANCORAGGIO CONDOTTE Le condotte di adduzione idrica alla centrale idroelettrica si sviluppano su di un tracciato che prevede diversi gomiti. In corrispondenza di tali curve è necessario posizionare un blocco di ancoraggio per assorbire la spinta ortogonale all asse della condotta conseguente al cambio di direzione. La spinta F su di un gomito orizzontale di una condotta con angolo di deviazione pari a è (Manuale di Ingegneria Civile, Ed. Cremonese, Roma): F=2A (p+ρv 2 )(1 cosθ )sin (θ/2) ove A è sezione della condotta, p e V la pressione relativa e la velocità media entro la condotta, la densità del fluido. I valori delle spinte F possono essere calcolati assumendo nelle diverse sezioni di verifica una pressione pari a 1.5 volte la pressione di esercizio, ed una velocità v pari a quella massima (corrispondente alla portata di 0.155 mc/s) pari a 1,61 m/s. La reazione minima T, mobilitabile sul piano di scorrimento potenziale del blocco, affinchè il coefficiente di sicurezza allo scorrimento (= T/F) sia di 1.5, dev essere pari a 1.5*F. Assumendo poi cautelativamente un angolo di attrito del terreno costituente il piano di fondazione del blocco pari a 25, ed essendo T = P tan(25 ), si ha che il peso minimo di ogni blocco di ancoraggio, unito al peso dell acqua contenuta nel tronco di condotta costituente il gomito in esame, dev essere pari a T/tan(25 ), ovvero 1.5F/tan(25 ). Il volume minimo di calcestruzzo, il cui peso specifico può essere assunto pari a 2.3 t/mc, con cui realizzare i diversi blocchi di ancoraggio, risulta pertanto pari a P/2.3. 8
4. CALCOLI STRUTTURE IN C.A. Il calcolo delle strutture in C.A. verrà sviluppato nel progetto esecutivo relativamente alle strutture più significative ed in particolare a: manufatti in C.A. opera di presa; manufatti in C.A. centrale idroelettrica; muri di sostegno, applicando le usuali metodiche della Scienza delle costruzioni. La classificazione sismica è formulata sulla base degli studi del Servizio Sismico Nazionale (SSN), del Gruppo Nazionale per la Difesa dei Terremoti (GNDT) e dell Istituto Nazionale di Geofisica (ING). La classificazione è stata approvata con l Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n. 3274 del 20/03/2003 Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per la costruzione in zona sismica. Il territorio nazionale è stato suddiviso in 4 classi con livelli decrescenti di pericolosità sismica in relazione a 4 differenti valori di accelerazione orizzontale (ag/g) d ancoraggio dello spettro di risposta elastico e a 4 differenti valori di accelerazione di picco orizzontale del suolo (ag/g), con probabilità di superamento del 10% in 50 anni. Le analisi per le strutture in c.a. verranno svolte considerando un azione sismica statica equivalente presa in opportuna combinazione con i carichi verticali ed agente nelle due principali direzioni ortogonali rispetto agli assi dei manufatti; il metodo di verifica adottato sarà quello degli stati limite ultimi. Le opere in C.A. con funzione di tenuta idraulica saranno verificate nei confronti della fessurazione. 4.1. Normativa di riferimento I calcoli verranno condotti nel rispetto delle normative vigenti di seguito elencate. [1] D.M. Infrastrutture 14 gennaio 2008 "Nuove norme tecniche per le costruzioni". [2] Circolare D.M. Infrastrutture 2 febbraio 2009 "Istruzioni per l'applicazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni". [3] D.M. LL.PP. 11 Marzo 1988 Norme tecniche riguardanti le indagini sui terreni e sulle rocce, la stabilità dei pendii naturali e delle scarpate, i criteri generali e le prescrizioni per la progettazione, l'esecuzione e il collaudo delle opere di sostegno delle terre e delle opere di fondazione. [4] Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n. 3274 del 20 marzo 2003 Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica e successive modificazioni e integrazioni. [5] Delibera Assemblea Legislativa Regione Emilia-Romagna 112 del 02.05.2007. [6] Legge Regionale Emilia-Romagna n 19/2008. 9