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Modulo 2 - Lezione 1 - 22/02/2021
Correnti a Superficie Libera
Nei grandi acquedotti di adduzione si utilizzano spalletti le correnti a pelo libero (es. Peschiera per Roma).
Lo svantaggio del trasporto a superficie libera è che la forza attiva la gravità al contrario di quelle in pressione dove si spostiva da punti di carico maggiore a carico minore.
Il pelo libero è a contatto con l’atmosfera e in generale una superficie isotica.
Sul pelo libero le ragioni tensioni tangenziali si posizionano nulla.
Generalmente la pendenza normale alla direzione del movimento del pelo libero è trascurabile.
Nelle correnti lineari la linea piezometrica coincide con il pelo libero la distribuzione della pressione normale all’asse della corrente è idrostatica la linea dei carichi totali è superiore alla linea piezometrica di un’altezza pari all’altezza cinetica relativa alla velocità media in ciascuna sezione.
Si tratta di moto uniforme a superficie libero.
Il Molo uniforme è un particolar modo permanente (grandezze cinematiche indipendenti del tempo) nel quale il vettore velocità non varia lungo la traiettoria pur prendendo velocità da traiettoria a traiettoria. In traiettorie sono di conseguenza rettilinea.
Moto permanente è uniforme in media. Le caratteristiche di permanenza e uniformità si applicano allo spampanato di trasporto della velocità.
Nei moti a pelo libero si lavorato in condizioni di moto tuberlamo puro e quando si riferisce alla componente media si riportiamo condizioni di moto uniforme.
Conseguenze:
- I profili di velocità restano immutati lungo l'asse della corrente
- Il pelo libero della corrente è parallelo al fondo dz/ds, dl/ds
- La linea delle correnti è parallela al fondo e il pelo libero t=j
- Moto uniforme
Si può utilizzare la formula di Chèzy V = X√RS = X√R I se il moto è turbolento puro e indipendente da Reynolds quindi Darcy Wiesbach in moto turbolento puro:
J = λ (V2) / 2gD → Chèzy J = V2 / X2
X termine dipendente della scabrezza: condubilità idraulica
Gauckler Strickler: λk = k R1/6
Manning: X = 1/n * R1/6
- Applicazione globale dell'equilibrio dinamico e volume di controllo
Le due spinte sono uguali e opposte dato che nello stesso ↓
Mt = M2
Proiettando lungo Si
G-Sinα + T = 0
T = Tβ Sinδ = βA I
τ = δ Ac = δ R I
Nel moto uniforme le forze attive (peso) e quelle resistenti sono in equilibrio perfetto
Se non si ho equilibrio C si discosta dal moto uniforme
LEZIONE 2.
- Lenta hu
- Lenta hc
- Veloce
- Lenta hc
- Veloce hu
- Veloce
- Lenta
si fa: alveo a forte pendenza (alveo razionalizzazione).
Tipi di alve: vengono messi a confronto tra proprietà critiche e elevate di moto uniforme.
L'altezza critica hc non dipende dalla pendenza ma solo l'altezza uniforme hu, grazie alle formula di Chézy, oltre alle caratteristiche dell'alveo.
Se hu < hc alveo a forte pendenza
Se hu > hc alveo a forte pendenza
LEZIONE 3 - 3/03 CORRENTI GRADUALMENTE VARIE
Passaggio attraverso pile di un ponte (restrizioni movibili)
Gli effetti del restringimento sulla corrente vengono studiati tramite l’energia specifica E. Portata e costante, che determinano variazioni di energia specifica E.
Il carico totale si: partezza costante quindi restringimento produce poche dissipazioni di carico.
In condizioni critiche:
- Q2 = A3
- A = Ycb
Il comportamento della corrente dipende dalla condizione della corrente stessa (veloc/lerte) e per ciascun caso si deve verificare se E è in monte sia maggiore o minore dell’energia minima necessaria ad attraversare il restringimento.
Condizioni critiche se: rettangolare
Energia specifica:
E = Y + Q2/2gA2
Carico sez. rettangolata
Ec = 3/2Yc
Yc = 3/b2g
Pile
> 3/b2g > Yc0
Corde
Si può ricavare l'altezza sommersa dalla profondità critica con il numero di Froude.
Favorevole monte con costante lenta a monte della singolarità.
Coefficiente deflusso (Max 0,7)
Il misuratore a soglia funziona solo se sella soglia si ha stato critico.
Solo critico e garantiva: se il livello a valle Y₀ sotto sommersione:
Non supero un valore limite definito sommersione limite.
Se Y_sub/Y_c = 1,5 - 0,5 Y₀/b,
Se Y₀ e Y non si ha risultato.
Stroamzo in soglia grossa (Belanger)
Lo obiettivo di stabilizzato e favorire moto solido sella.
Il coefficiente troppo empirico.
D = 0,25 misuratore salto soglia.
D = 0,35 con soglia.
Scala di deflusso dello stramazgio a soglia rettangolare
Si parla di soglia grossa quando il passaggio in critica avviene sulla soglia.
Nella soglie sottili il coefficiente di deflusso μ ha molta empirica.
Invece in quella grosso viene ricavato analiticamente.
Lo sommergente all'uscita del tombino (caso 1) fa sì che il deflusso si influenzi dal livello di valle e le perdite di carico totali hL siano:
hL = he + hp + hs = he + V2/2g + St + V2/2g
- he Perdite ingresso
- hs Perdite distribuzione
- hs Perdite sbocco
Se si riducono le perdite in ingresso
se la portata di progetto ha hu > altezza tombino allora deflusso è a sezione piena anche se hu scende al di sotto dell'ingresso (caso 2)
la portata è controllata dalle perdite di carico e h monte vede ancora la relazione hu ma in questo caso le perdite di carico si sommano alla quota sommita dell'imbocco in uscita.
Se hu < altezza all'imbocco con sezione ingresso sommerso (caso 3) la portata del tombino è controllata da condizioni di monte
Q = μA√2gh
h1 = h a tratto atico bocca tombino sezione di entrata
μ = 0,6, 0,95
Se carico hm <hu (caso 4) si ha ingresso critico e il deflusso avviene per libera. La prudenza e sicurezza di pozze determinano i livelli idrici. I situazioni più comuni:
- Forte pendente: la corrente passa in critica all'entrata e defluisce alte condizioni di corrente veloce
- Debole pendente: corrente limita passa in critica all'uscita solo se il livello di valle è basso
La FHWA classifica i tombini in:
- Inlet control: controllo all'ingresso se la commessa più trasportabile più portata di quella che ingresso può consentire (3)
- Outlet control: controllo all'uscita se l'ingresso del tombino può passare più portata di quella che può trasportare
Calcolo in condizioni deboli di carico costante
tombino a sera rettangolo con E-cost (mnopeditoh carico) (Limente Znari)
QHAK = 0,3 (Eimax) Vg3/2 2/3 (Limente Zmar) Vg3/2 2/3 √g (in condizioni critiche)
Bum = 3Q 5/8 2/8 (Limente Znari)
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