Costruzioni idrauliche - Briglie

"Le Briglie"

Definizione:

Le briglie sono opere trasversali (cioè trasversali alla direzione della corrente) che si fondano sull'alveo e sorgenti da esso.

Scopo:

Le briglie servono per ridurre la pendenza dell'alveo. Ciò succede poiché, col tempo, grazie al trasporto solido, si "riempiono" verso monte.

Es:

Perché si riduce la pendenza dell'alveo?

1. Ridurre veloc. corrente e dunque il suo potere d'erosione
2. Stabilizzare l'alveo e le portate

La briglia viene costruita per diversi motivi; dunque.

A seconda dello scopo, avrà una briglia progettata per "contenere" una QMAX differente.

Ad ogni QMAX compete un certo Tr.

Occorre, pertanto scegliere il TEMPO DI RITORNO DELLA PIENA DI PROGETTO in base alla funzione svolta dalla briglia.

Es:

• Briglie per la difesa di altre opere: Tr=Tr (opera da difendere)
• Briglie per la stabilizzazione dell'alveo in zone non urbanizzate: Tr=20÷50 anni
• Briglie per la stabilizzazione dell'alveo in zone urbanizzate e/o difesa di nuclei urbani, infrastrutture, ecc.: Tr=100÷200 anni

"LE BRIGLIE"

DEFINIZIONE:

Le briglie sono opere trasversali (cioè trasversali alla direzione della corrente) che si fondano sull'alveo e sorgenti da esso.

SCOPO:

Le briglie servono per ridurre la pendenza dell'alveo. Ciò succede poiché, col tempo, grazie al trasporto solido, si "riempiono" verso monte.

(Es.

• Perché si riduce la pendenza dell'alveo?
  1. Ridurre veloc. corrente e dunque il suo potere d'erosione.
  2. Stabilizzare l'alveo e le ^portate.

La briglia viene costruita per diversi motivi; dunque. A seconda dello scopo, avrò una briglia progettata per "contenere" una Q_MAX differente.

Ad ogni Q_MAX compete un certo T_R.

Occorre, pertanto scegliere il TEMPO DI RITORNO DELLA PIENA DI PROGETTO in base alla funzione svolta dalla briglia.

• Briglie per la difesa da altre opere: T_R=T_r(opera da difendere)
• Briglie per la stabilizzazione dell'alveo in zone non urbanizzate: T_R=20÷50 anni
• Briglie per la stabilizzazione dell'alveo in zone urbanizzate e/o difesa di nuclei urbani, infrastrutture, ecc.: T_R=100÷200 anni

Tipi di briglie:

Di briglie ce ne sono molti, e si differenziano per:

• Funzionam statico
• Funzionam idraul (chiusi, filtranti)
• Materiali (pietrame, cgl cementizio...)

Com'è fatta una briglia?

Es. briglia a gravita' in cls non armato.

• Gàveta: c'è una parte centrale in cui viene convogliata l'acqua, ed è quella che piu' interessa dimensionare. La forma è trapezia. (Dimensioni: b₁, b₂).
• Ali: La pendenza è modesta; l:z = 0.4;
• Briglia: Essa appoggia sull'alvei
• Drenaggi: I drenaggi aiutano le pressioni a cui è soggetta la gàveta.

I dreni sono posizionati lon.

Giudinalm: l'acqua filtra in parte sopra la gàveta, in parte filtra attrav. i dreni

DIMENS. DELLA GAVETA

La gaveta viene dimensionata per contenere, con un certo franco, la portata di progetto Q_TR.Per farlo, devo dimensionare LUNGHEZZA e LARGHEZZA.

Vediamo come dim. b₁:b₁, deve essere dimensionato tenendo presente che:

1. Se b₁ è contenuto, l'apertura della briglia è più lontana dalle sponde, e lo stesso vale per la corrente-->

Di contro, se b₁ è contenuto, cresce il carico idraulico sulla soglia (cioè h₀) e dunque cresce anche la dim. dell'opera.CONCL: b₁ va dim. facendo un COMPROMESSO tra le due condizioni.

Per dimensionare la briglia, occorre innanzi tutto sapere come essa funziona!Il funzionamento della briglia può essere assimilato a quello di uno STRAMAZZO BELANGER con velocità a monte trascurabile.

(V. STRAMAZZO BELANGER)

STRAMAZZO BELANGER

CONSIDERIAMO UNO STRAMAZZO IN PARETE GROSSA. ESSO SBARRA UN CANALE O UN CORSO D'ACQUA NATURALE IN MODO DA REALIZZARE, IMMEDIATAM A MONTE, UNA QUOTA DI PELO LIBERO NON INFER A QUELLA ALLA SOGLIA DELLO STRAMAZZO.

TALE STRAMAZZO È COSTITUITO DA UNO SBARRAM CON SOGLIA PIANA ORIZZONTALE, CON UN RACCORDO BEN SAGOMATO FRA IL PETTO E LA SOGLIA IN MODO DA ACCOMPAGNARE LA VENA SENZA DISTACCHI O DISSIPAZ LOCALIZZATE. A VALLE DELLA SOGLIA LA LAMA STRAMAZZA NEL CANALE DI VALLE.

IL PROBLEMA È DETERM IL LEGAME TRA q (PORTATA PER UNITÀ DI LARGHEZZA) E:

• p: ALTEZZA DEL PIEDE
• H: ALTEZZA P.L. PRIMA DELLA CHIAMATA ALLO SBOCCO (RISP. ALL'ORIZZ PER LA SOGLIA DELLO STRAM)
• h: ALI P.L. SULLA SOGLIA DELLO STRAMAZZO

CONSIDERIAMO UNA TRAIETT ABITRARIA AB. PER IL TEOREMA DI BERNOULLI (*) POSSO SCRIVERE:

H_A = H_B + H

Dove A e B sono punti in cui filetti fluidi sono rettilinei e paralleli.

Dunque: Z_A + ρ_A + V_A²  / γ 2G = Z_B + ρ_B + V_B² / 2G

per ipotesi V_A: 0

Ora, h_A = H_B, h_B = h ⇒ H = h +V_B² / 2G

(Questo perché h è costante in ciascuna delle sezioni cui appartengono Ae B)

⇒ V_B = √((H-h)_2G)

q = h √2G(H-h)

P_S Di solito h =²H / 3 ⇒ q ≈ 0.385 H√2GH

* CONSERVAZ ENERGIA

Detto questo, otteniamo che h^' si dimensiona così:

1) STRAMAZZO CLASSICO:

q (PORTATA DI PROGETTO) = 0.385 h^3/2√2G

h^' = 2h_/3

2) STRAMAZZO GENERICO:

Q = 1.705 h^3/2 [L + ¹₅ 2h (¹_tgα + ¹_tgβ)] « FATTORE DI FDA. »

Per dimensionare h ed L procedo iterativamente, affinchè l’altra dimensioni di compromesso tra vantaggi e svantaggi.

DIMENS. Del CORONAM (S)

Per dimensionare S, esistono FORMULE EM. PIRICHE, un base agli uti del materiale solido trasportato.

Esistono due formule (di ROMITI e ZOLA) che mi permettono di avere S un m:

1. S = f(A, Dc)
   • Dc: dimension dei ciottoli
   • A: area; t: un parametro che dipende da ic e si trova in tabelle (CHIEDI DI IC)
2. S = f(z)
   • Z: altezza uti della brigia

DIMENSIONAM STATICO

La brigia e’ fata cosi:

Sulla briglia occorre eseguire delle verifiche. Ma per poterlo fare occorre determinare la sez più sol. Lecit per eseguire le verifiche.

Il calcolo si esegue considerando il comportamento statico di un tronco di briglia di lunghezza unitaria. (Nel calcolo trascuro, a favore della sicurezza, l’apporto statico delle sponde. In questo modo il concio NON riceve alcuna forza stabilizzante)

• se (h + K) << Z : scelgo usualmente come rappresentativa la sez. A – A (in asse alla gaveta)
• se (h + f) ≧ 2 m : (h + f) / Z ≧ 0.5 : è opportuno considerare la sez. B – B (più sollecitata)

Forze Agenti

(V. Richiami)

Spinta Attiva

Spinta Passiva

Spinta al fondo

spinta del terreno o briglia interrata senza drenaggio

piano di riferimento

in esercizio (caso non drenato)

in esercizio (caso drenato)

piano di riferimento

Se l'opera presenta drenaggi longitudinali, la loro presenza permette di avere una falda all'altezza del limite idrico P.

Sbalzo dovuto al surriscalso del terreno

Verif. di Stabil. Esterna

Ora che abbiamo scelto le forze esterne, si procede alla verifica di stabilità esterna.

La briglia è schematizzata così:

• 1) Corpo Briglia
• 2) Corpo Briglia + Fondazione

Vediamo quali sono le verifiche da eseguire:

Verifica al Ribaltamento

(Sifonamento)

G_s = ^ΣM_O,STAB./_ΣMO,RIB. ≥ 1.5

Verifica allo Scorrimento

• B) f = coeff. attrito fondazione terreno
• A) f = coeff. attrito giunto (corpo-fondazione)

ΣF_ORIZZ. < f · ΣF_VERTI.

La Più Complessa è:

Verifica allo Schiacciamento

• B) σ_MAX,FOND. < σ_ADM,MURATURA
• A) σ_MAX,TERR. < σ_ADM,TERR. (Portanza)

sezione presso-inflessa

VERIFICA ALLO SCHIACCIAM.

(V. RICHIAMI SDC: TRAVE PLESSO-INFL)

1. Prima di tutto, la normativa ci fornisce σ_ADM.Il valore di σ_ADM, in MPa, varia a seconda del materiale.
2. I calcoli vengono eseguiti per determinare la tens.di una sez PRESSO-INFLESSA di larghezza Be profondità un metro.
   • Es
   _____________________ | o |e e u B __ c | ΣR⫛__________________________| | B B/2 ΣRv
3. La struttura è soggetta ad un carico totale (risultantedalle forze verticali ed orizzontali :) R.Tal carico è ECCENTRICO u presso-flessioneed è inclinato di un certo angolo.

   Concl: Conosco R, ma non il suo punto di applicazG. Noto u posso trovare G' ed e_a = (B_a u)────────────.

4. Devo dunque trovare, in prima cosa, u.u dev'essere tale da STABILIZZARE la struttura.Una volta noto, infatti, è possibile determinare latensione ed eseguire le verifiche.

Calcolo u → Equilibrio dei momenti rispetto a 0:

ΣM_o - ΣF_v·u

dove: ΣM_o = ΣM_{STABIL, 0} - ΣM_{AIBALT, 0}

u = (ΣM_g,0 - ΣM_A,0) / ΣF_v

Detto questo, possono presentarsi 3 CASI:

• u ≥ B/3

  σ_m > 0

  σ_v > 0

  sezione tutta compressa

• u < B/3

  σ_m > 0

  σ_v < 0

  Se la sezione supporta una certa trazione il calcolo avviene per sezione inter. reagente

Se la sezione non resiste a trazione...

σ_m = 0

Questo succede, ad esempio con il CLS, che non ha buone

caratteristiche di trazione:

3·u·σ_v/2 = ΣF_v

σ_v = 2·ΣF_v/3·u

Le verifiche servono anche per dimensionare il coronamento.

È vero che l'abbiamo già visto prima, ma da un punto di

vista totalmente empirico!

Nella verifica a scorrimento dev'essere

Dove: _Fv>_Fo

f_cS > γ (_ho + _Ct/2) G

Per f_c = 0.75, γ/γ_c = 1/2 ⇒ S > 0.67 h_o

Il carico è posizionato così:

Supponiamo poi che sia a

IRAZ NULLA è la risultante cade in D ( ₂/³ dello spigolo) → ΣM_o = 0

Ebbene:  (¹⁄₂ γ h²) ^h⁄₃ = spinta dell'acqua

     (γ ch ^s⁄₂) (^{s - s}⁄₂ ²⁄₃) = contributo CLS

      ( braccio di applicaz )

  ¹⁄₂ γ h³⁄₃   =   γ h s²⁄₆   →   γ₀ = ¹⁄₂

5 - 0.7 h

PROBLEMI LOCALIZZATI

[ Talvolta, si può creare erosione a valle della struttura, e dunque occorre ridimensionarla per diminuire le spinte che agiscono sulla struttura.

Occorre ridimins. soprattutto l'altezza di scarico!

Es