Fognature 2

Formule per il calcolo della condotta piena

Dv = K √i0 S 4s 2/3D

DQ = π K √i0 S4 4Le

Le formule sono calcolate nel caso la condotta sia piena:

P = PERIMETRO BAGNATO

bagv = velocità media a condotta piena

Q = PORTATA con condotta piena

y/D = GRADO DI RIEMPIMENTO ci dice la percentuale di quanto è riempita la condotta e varia da 0 a 1:

y/D = 0 CONDOTTA VUOTA

y/D = 1 CONDOTTA PIENA

 y = TIRANTE misurato dal fondo della condotta fino al pelo libero

A = AREA LIQUIDA, varia con il grado di riempimento (parte scura sul disegno)

bag

z = h dal baricentro al pelo libero

Noi non vogliamo che la condotta sia piena, ma che sia in una situazione con un GRADO DI RIEMPIMENTO OTTIMALE = 0,75. In modo tale che se y/D = 0,75 viene superato, ho comunque un miglioramento del deflusso rispetto a che se avrei la condotta tutta piena.

Inoltre si deve cercare di non avere un grado di riempimento < a 0,5 per non avere condotte troppo vuote.

0,5 < y/D < 0,8 (y/D preferibilmente intorno a 0,75)

ANDAMENTO DELLA PORTATA IN FUNZIONE DELLA SEZ. LIQUIDA IN UNA CONDOTTA

DIMENSIONAMENTO DELLA RETE DI FOGNATURA BIANCA

D = SEZ. DI CHIUSURA DEL BACINO (l'area tot ha un'estensione di 1,44ha)

Dobbiamo ricavare la SUP. SCOLANTE = sup. imbrifera chiusa alla sezione D.

Dobbiamo individuare tutta la porzione di superficie in cui, la cui pioggia che cade, confluisce attraverso la rete di fognatura nella sezione D.

Per costruire il BACINO IMBRIFERO ci si basa sulle CURVE DI LIVELLO per capire come si "muove" l'acqua sul terreno.

Il CONFINE indica l'AREA SCOLANTE.

Dobbiamo dimensionare il collettore AC, BC, CD.

Nell'immagine di destra abbiamo il bacino diviso con le sez. scolanti di ciascun collettore. Ad ogni area si assegna un COEFF. DI DEFLUSSO (φ).

Con riferimento ad ogni collettore, noi ci dobbiamo mettere nella SEZ. FINALE e determinare l'area del bacino imbrifero sotteso alla sez. di chiusura. Per i tronchi iniziali (AC, BC)

l'area del bacino imbrifero totale coincide con l'area direttamente scolante, perché terminano in C.

Per il tronco finale (CD) la sup. del bacino imbrifero chiuso alla sezione D è di 1,44ha e non coincide con l'area scolante (= 0,65ha), perché tiene conto di tutto il contributo delle superfici dei tronchi a monte.

CALCOLO DI h, a', n' -> Puppini si usa con S < 1300 ha -> 4/3 n per le precipitazioni con durata < 1 ora.

METODO CINEMATICO A * φ ∙ 0,4) + ∙ 0,5) + (0,65 ∙ 0,6)(0,29 (0,5∑ aff = È dato da A 0,29 + 0,50 + 0,65∑ aff fissiamo 1 dei 3 e ci ricaviamo gli altri 2 ->+ Area afferente (ha) = Sup. SCOLANTI di ogni condotta+ φ = COEF. DI DEFLUSSO riferito ad ogni area+ TEMPO DI VERSANTE (o FUORI RETE) = tv (s) = compreso tra 5 e 15 min (= 300 e 900 s). La scelta dipende dalla pendenza del terreno. (In questo caso abbiamo un terreno pianeggiante perché abbiamo preso il tempo maggiore, 900 s).

TEMPO DI CANALE: t_can (s) = Lunghezza collettore / velocità media

Inizialmente si stima perché non sappiamo la velocità media, perciò ipotizziamo la velocità media. (Sappiamo che la velocità deve essere compresa tra 0,5 m/s e 4-5 m/s)

Per avere un valore che ci semplifica i calcoli, prendiamo come valore iniziale della velocità media 1 m/s.

TEMPO DI CORRIVAZIONE: tc:

• AREE a MONTE (AC, BC): il valore di tc è dato dalla somma di tv + t_can
• AREE a VALLE (CD) canale a valle che raccoglie tutte le acque, il valore di tc si calcola: tv (CD) + t_can (CD) + t_can (prendo il valore più grande tra le aree a monte)

Dal tc finale vediamo da quale tabella dobbiamo prendere i dati:

• tc > 1 ora TABELLA 3
• tc < 1 ora TABELLA 5

Costruiamo la CURVA SEGNALATRICE DI POSSIBILITÀ PLUVIOMETRICA.

Poi tramite la conoscenza di h, troviamo, con il METODO CINEMATICO, la PORTATA MAX in ogni collettore e in ogni sez.

Di solito si utilizza il METODO CINEMATICO fissando la PENDENZA, perché nella pratica abbiamo dei vincoli altimetrici da rispettare (= sappiamo la quota dove dobbiamo restituire le acque bianche, oppure se abbiamo degli ostacoli da sorpassare).

Se ad esempio abbiamo un TERRENO PIANEGGIANTE, e una volta fatti i calcoli con PENDENZA FISSATA vediamo che non raggiungiamo il valore minimo di τ = 2 Pa, rifacciamo i calcoli con τ fissato a 2 Pa.

Il dimensionamento con VELOCITÀ FISSATA è il più semplice e veloce perché il valore di tc che ci calcoliamo inizialmente è quello giusto e quindi tc è il valore effettivo. Però nella pratica si verifica molto raramente.

METODO CINEMATICO VELOCITÀ FISSATA (v = 1 m/s) → 50 = 900 + = 950,0 s

1 0,5n 0,5

h = at = 51,4 tc = 51,4 ∙ 0,26 = 26,38 mm

900 s tc in ore 950 / 3600 = 0,26 h →

Q (l/s) = PORTATA MAX in base al T = 10 anni Rh(m)∙S(m2)∙φ 0,02638

• ∙2900 ∙0,4Q = = = 0,03221 m3/s = 32,21 l/stc(s) 950 A’ = AREA LIQUIDAQ (m3/s) 0,03221A'= = = 0,0322 m2v (m/s) 1 2A’/D ci fa entrare in tabella y/D dovrebbe essere compreso tra 0,5 e 0,8. Lolasciamo così perché nei tratti iniziali è accettabile perchécomunque non possiamo ridurre il diametro visto cheabbiamo già preso il minimo possibile (300 mm).La legge ci fa comunque lasciare 300 mm perché noipotremmo sottodimensionare le sup. scolanti, quindi questomargine serve a cautelare possibili errori di stima delle sup.> 2 Pa scolanti.stesso procedimento del TRONCO AC (= è un tratto iniziale).  2 H2/3 8/3A/D , P/D, R /D, AR /D ricavati dalla tabella in baseHal valore di y/D. K dipende la materiale, dall’età, dal rivestimento e dalSliquido trasportato. (Qui consideriamo condotte vecchie incemento) 3γ = peso specifico dell’acqua = 9810 N/m φ ∙ S + φ ∙ S +

φ ∙ SAC BC CDAC BC CDφ = S TOTh(m) ∙ S(m2) ∙ φQ = tc(s)METODO CINEMATICO PENDENZA FISSATA (i = 0,0025 = 2,5‰) v non la conosciamo, ma per partire daiun valore di tc, determiniamo inizialmentev = 1 m/s.Ma il tc che troviamo è un valore che saràcorretto quando ci ricaveremo la veravelocità in condotta.Il procedimento si ferma quando la velocità(v) che otteniamo non cambia più.8/3Q / K √i (m ) = FATTORE DI PORTATAstc + (L/v)  H2/3 8/3AR /D = FATTORE DI PORTATAADIMENSIONALIZZATO, con cui entro intabellaH2/3 8/3 8/3AR /D = FATTORE DI PORTATA / Dh(m)∙S(m2)∙φ 0,02638 ∙2900 ∙0,4Q = = = 0,03221 m3/s = 32,21 l/stc(s) 950+ Si fa lo stesso procedimento per il TRONCO BC.L L LAC BC CD+ Nel TRONCO CD tc = tv + max ( ; ) + v v vAC BC CDv è la velocità che ipotizziamo, una volta calcolata la v effettiva va cambiato solo il termineCDLCD , mentre i primi due termini rimangono tali.v CDMETODO CINEMATICO

TENSIONE TANGENZIALE FISSATA (τ = 2 Pa) Come quando fissiamo la PENDENZA,per stimare tc ipotizziamo una v ainostro piacimento, in questo caso v = 1m/s.y/D iniziale può essere scelto in modoarbitrario, cioè lo ipotizziamo basta chesia compreso tra 0,5 e 0,8.tc + (L/v)  + Si fa lo stesso procedimento per il TRONCO BC.L L LAC BC CD+ Nel TRONCO CD tc = tv + max ( ; ) + v v vAC BC CD LCDv è la velocità che ipotizziamo, una volta calcolata la v effettiva va cambiato solo il termine ,CD v CDmentre i primi due termini rimangono tali. PIANO CAMPAGNA terreno pianeggiante= profondità nel nodo L, = profondità nel nododal piano campagna al M, dal piano campagnapelo libero al pelo libero+ Avendo dimensionato i collettori conosco la PENDENZA (i) e la loro LUNGHEZZA (L).+ Il DEFLUSSO avviene dal nodo L al nodo N.+ Il TRONCO LM ha un diametro minore del TRONCO MN.+ Si è scelto di allineare i 2 collettori con il pelo libero.+ Per

costruire il PROFILO LONGITUDINALE, avendo (z , i , L ) e (i , L ), ci andiamo aL LM LM MN MNcalcolare z = profondità dal piano campagna al pelo libero del nodo M.MTrovato z possiamo ricavarci z = profondità dal piano campagna al nodo N.M N

CONDOTTE A SEZIONE RETTANGOLARE

METODO DELL’INVASO (inventato in ITALIA)

+ Tratta il problema del moto vario in modo semplificato assegnando all'eq. del moto la formadel moto uniforme, e assumendo l'eq. dei serbatoi per simulare l'effetto dell'invaso.

+ Il METODO dell'INVASO considera il comportamento del bacino (o di un sistema di condotte)come quello di un serbatoio nel quale entra una portata p e ne esce una q:

• La PORTATA AFFLUENTE (p) rappresenta la precipitazione meteorica che cade sul bacino.
• La PORTATA DEFLUENTE (q) transita nella sezione di chiusura del bacino in seguito all'evento di pioggia.

+ Il serbatoio è provvisto di una propria capacità, che simula la capienza del

• A→A = Area liquida α− È possibile scrivere la PORTATA MAX come Q = c ∙ A→0A = Area liquida a sez. piena = Area del canale