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COSTRUZIONI IDRAULICHE 2
- RIVER ENGINEERING -
TEMI SVOLTI
- Diversione delle portate (33 pagine)
- Cassa di espansione (28 pagine)
- Opera di presa (39 pagine)
- Sistemazione a briglie di un torrente (33 pagine)
- Studio dell’andamento del livello di un lago con canale in entrata e uno in uscita (6 pagine)
INSEGNAMENTO DI RIVER ENGINEERING - A.A. 2012-13
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio PROF. PAOLO SALANDIN
9 SETTEMBRE 2013
ALLIEVO INGEGNERE: …………………………… MATR:………
Consegnati n. … fogli di relazione e n. … tavole grafiche
DIVERSIONE DELLE PORTATE
Si deve provvedere alla diversione delle piene del corso d’acqua illustrato nello schema planimetrico allegato, caratterizzato in tutto il tratto considerato dalle seguenti caratteristiche medie: sezione trapezia larga alla base 60 m, incassata di circa 5 m sotto il piano campagna, con scarpa sinistra e destra 1,75:1, pendenza di fondo pari allo 0,2 %.
Fig. 1: schema planimetrico del tratto di corso d’acqua interessato dalla diversione.
Nella sezione di diversione la quota del piano campagna è 78,30 m s.m., e 1315 m più a valle, un ponte con spalle verticali in alveo restringe la larghezza della sezione a soli 40 m, valore insufficiente per garantire il libero deflusso della portata bicentenaria Q=780 m3/s. Per essere il ponte intimamente connesso al tessuto urbano non è possibile modificarlo e deve essere opportunamente ridotta la portata che transita nel centro abitato per garantire gli usuali franchi idraulici nei confronti delle sponde e della quota di sottotrave del ponte, che si localizza circa 0,50 m sopra il piano campagna.
A tal scopo l’Allievo deve dimensionare un canale diversivo con opera di presa nella sezione caratterizzata dall’ascissa curvilinea 0, scegliendo opportunamente la portata da divertire e la sezione di restituzione. Ovviamente il tracciato del diversivo dovrà essere esterno ai limiti del centro abitato, dove comunque le quote del piano campagna degradano con regolarità seguendo il tracciato medio del fiume.
Sono noti:
- il coefficient di Gauckler-Strickler Ks=38 m1/3/s;
- le caratteristiche geotecniche medie del materiale presente in loco caratterizzato da coesione trascurabile, angolo interno d’attrito Φ=32°, peso specifico γ=20,5 kN/m3, porosità n=0,30, d10=0,0002 m, d50=0,0026 m, d95=0,0048 m.
L’Allievo Ingegnere provveda al dimensionamento delle opere da realizzare (opera di presa, canale diversivo e opera di restituzione) al fine di garantire il corretto funzionamento del sistema, sviluppando le verifiche necessarie. Descriva inoltre l’insieme e le varie parti con rappresentazioni grafiche in scala adeguata e redigendo una breve relazione tecnica che illustri le principali verifiche idrauliche e di stabilità.
N.B. Tutti i dati non specificati eventualmente necessari per lo sviluppo del progetto, devono essere ragionevolmente assunti.
Tirante attraverso il restringimento in condizioni critiche e fosse dunque in corrente pelida.
Le valoreFreinteci servira' fu ottenere il valore del tirante corrente del restringimento e definire quindi se quest'ultimo rispetta le distanze delle quale di otturare del parale e del piezo coperfero, oppinso.
L'equazione di questa curve e':
r2 = 27 Fr2/(z1 + Fr3)
Inanendo l'equazione delle parole espliciano Fr:
Fr = √([r2(z+Fr2)3]/Z)
Tiando preterei de Fr = Z si ottiane:
FReinte = 0,412
Avendo dunque sposto di vivere un noto di desire B sole possibileusare l'equazione (9.14) pelina 623 pu defianee asare del restringimento:
Yp1 = [Qc2/8 B2Fr2Freinte]1/3
K
= [7502/8·60·(0,412)2]1/3
= 5,29 um
dove:
- Qc: portate total freunte
- B: confortazio dell'uina e asare del restaniaiamento
- Freinte: ciotto appa
- K: coeff de parde dello fame dell'altumaine
- 1.136 → categor. cià papati spadde
- 1.085
- 1.050
- 1.037 ÷ 1.020 → categor. la crdeprede
Scegliamo quindi un valore intermedio, per cui: Y1 = 4,10 m
2.3 Lunghezza di rigurgito
La lunghezza di rigurgito identifica il tratto di corso d’acqua in cui c’è un mutamento del tratto di moto uniforme a causa della confluenza, e si dove inizia l’evidente variazione della pendenza. La pendenza si può stimare grazie all’interpolazione dei profili di moto precedentemente visti.
Si considera la posizione delle sezioni della corrente nella configurazione attuale.
ΔY/Δx = if - i / 1 - Fr
ΔY = differenza tra le tratte di moto uniforme a monte (prima che inizi il rigurgito) e le tratte a valle (nella sezione 1)
Δx = lunghezza del tratto di rigurgito
if = pendenza del fondo
Fr = media del numero di Froude tra le sezioni di moto uniforme
Yo = 2,6 m (calcolata in precedenza)
Y1 = 4,10 m
Δy = 4,10 - 2,6 = 1,5 m
if = 0,002 (0,2%)
La pendenza delle linee dell’energia è calcolata secondo GS:
Q/ksR4/3H2
3.3 Predimensionamento sfioratore laterale
Si è calcolata la portata da deviare ed è pari a: Qd = 270 m3/s
Volendo realizzare uno sfioratore con profilo semini-creager, ad esso
corrisponde una portata del tipo:
Qd = Cg Ls (yo - ps)3/2 √2g
Cg = 0,48
Sezione BB
Risolviamo da questa espressione un'espressione che consente la lunghezza
Ls e ps così da poterle ricavare a tentativi e scegliere la più
idonea:
Ls = Qd / (Cg (ym - ps)3/2 √2g) = 270 / (0,48 (3,9 - ps)3/2 √2g)
- ps | Ls
- 3,5 | 50,2
- 3 | 148,7
- 2,5 | 76,66
- 2 | 48,49
- 1,8 | 41,73
Sceglieremo questo ma sapendo già che
il manufatto risultatante non verrà totalmente
(quelli che abbiamo provato da quando non viene) questo
ottenere un'altra soluzione
jod = (Qd/Ks RHod Aod)2
= (270/38(2,26)2/3 87,18)2
= 0,002
dove : Aod = 0,5 yod2 (1,75 ⋅2) + bd yod
= 0,5 (2,66)2 (1,75 ⋅2) + 30 ⋅ 2,66
= 87,18 m2
RHod = Aod/Pod = 87,18/40,72 = 2,26
Frod = Qd/Aod/√8 yod = 270/87,18/√8 ⋅ 2,66
= 0,573
per lo stesso 3 alla confluenza
j3 = (Qd/Ks RH1 A1)2
= (270/38(3,28)2/3 152,42)2
= 0,00095
dove : A1 = 0,5 y12 (1,75 ⋅2) + bd y1
= 0,5 (4,1)2 (1,75 ⋅2) + 30 ⋅ 4,1
= 152,42 m2
RH1 = A1/P1 = 152,42/46,53 = 3,28
Fr1 = Qd/A1/√8 y1 = 270/152,42/√8 ⋅ 4,1
= 0,279
i valori medi sono:
j̄ = (jod + ji)/2 = 0,00125
F̄r = (Frod + Fr1)/2 = 0,426
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