Esame di stato per abilitazione alla professione di ingegnere civile e ambientale, prova pratica (IV prova): Svolgimento completo di tre tracce di idraulica

Esame di stato per abilitazione alla professione di ingegnere civile e ambientale

Prova pratica (IV prova) - Svolgimento tracce di idraulica

Il documento contiene lo svolgimento completo di tre esercitazioni in tema IDRAULICO svolte come preparazione per la quarta prova dell'esame di stato per l'abilitazione alla professione di ingegnere civile e ambientale. Un'ampia offerta di TRACCE SVOLTE come preparazione per l'esame di stato - in tema idraulico ma anche di altre materie - è disponibile nello store dello stesso autore.

A titolo d'esempio: Progetto di un acquedotto esterno con sollevamento, Verifica di una fondazione secondo NTC 2008, Impianto di depurazione a fanghi attivi a ciclo semplificato, Impianto di depurazione MBBR, Calcolo cedimenti di un rilevato, Curva di probabilità pluviometrica ed idrogramma di piena, Pendio indefinito (verifica di stabilità), Verifica di stabilità di un pendio con Fellenius (superficie di scivolamento circolare) ed altri temi ancora.

Nel presente documento sono riportati tutti i passaggi da seguire (incluse formule, abachi, tabelle, etc.) per risolvere esercizi relativi a:

1. PROGETTAZIONE E VERIFICA BRIGLIE
2. DIMENSIONAMENTO E VERIFICA FOGNATURA MISTA
3. ELABORAZIONE DATI DI PIOGGIA ED IDROGRAMMA DI PIENA

ESERCIZIO SULLE BRIGLIE:

L'elaborato espone tutti i passaggi da seguire per risolvere un esercizio di progettazione di briglie: dall'elaborazione dei dati di pioggia necessari alla definizione della portata di progetto, al dimensionamento vero e proprio della briglia (determinazione della pendenza di compensazione; definizione dell'altezza, distanza e numero di briglie da inserire; dimensionamento idraulico della gavetta e dell'eventuale controbriglia; dimensionamento statico e calcolo delle spinte agenti in condizioni di briglia giovane e matura, etc.), verifiche idrauliche comprese (verifica sfiancamento, verifica massima profondità di escavazione, verifica del profilo di corrente che si instaura in corrispondenza della briglia).

ESERCIZIO SULLA FOGNATURA:

Il documento riporta lo svolgimento, passaggio dopo passaggio, di un esercizio di progettazione di una fognatura mista col metodo cinematico o della corrivazione: dal dimensionamento dei collettori (definizione forma e dimensioni dello speco, pendenza del collettore e materiale) con riferimento alla portata massima (Q di pioggia), alla verifica degli stessi (verifiche su velocità e grado di riempimento) in condizioni di portata massima e minima (Q media nera).

ESERCIZIO SULL'IDROGRAMMA DI PIENA:

L'elaborato espone tutti i passaggi da seguire per determinare un idrogramma di piena a partire dai dati di pioggia tratti dagli annali idrologici; in particolare espone come determinare gli esponenti a ed n della legge pluviometrica, come passare ad un approccio più probabilistico mediante la determinazione del fattore di crescita ed utilizzare tali dati, infine, per la stima dell'idrogramma di piena con il metodo della corrivazione e per una pioggia di progetto di tre differenti durate.

Osservazione: Per un miglior comprensione dello svolgimento degli esercizi, sono stati evidenziati in giallo i dati di input o i valori da assegnare più o meno arbitrariamente (es. valori di primo tentativo di un'iterazione, altri dati a scelta del candidato non forniti esplicitamente, etc.) ed in verde i risultati più significativi ottenuti (valori di parametri dimensionamento e di verifica). Tutte le formule utilizzate sono esplicitamente fornite, così come tabelle, abachi o similari utilizzati per lo svolgimento degli esercizi stessi.

L'Autore declina ogni responsabilità per le eventuali inesattezze ed errori riportati nel presente elaborato, nonché per gli eventuali danni che dall'utilizzo dello stesso possono derivarne.

Esame di Stato per l'abilitazione alla professione di Ingegnere

Sezione A - Laurea Magistrale - Settore civile e ambientale

Prova pratica (IV PROVA) - SVOLGIMENTO ESERCIZIO TIPO(di Marina Roma)

Sistemazione dei bacini idrografici - Idraulica fluviale - Idraulica ambientale - Costruzioni idrauliche

Per la sistemazione di un tratto di torrente montano, si richiede la progettazione di una serie di briglie per il controllo dell'erosione dell'alveo e della stabilizzazione dei versanti. Il tratto di alveo da sistemare ha lunghezza 3900 m, pendenza longitudinale 3,6 % e sezione rettangolare di larghezza pari a 20,80 m. Il materiale dell'alveo è caratterizzato dalla seguente curva granulometrica:

d₃₀=0,02 m, d₅₀=0,12 m e d₉₀=0,30 m.

Per la stima della portata di progetto, si dispone di una serie di misure di portata massima annuale (tabella 1) relative ad una stazione idrografica posta in corrispondenza della chiusura del bacino, ove sarà ubicata la briglia di valle della sistemazione.

Tabella 1. Portate massime annuali nel periodo 1956-1975

Il candidato proceda con la progettazione dell'intervento; in particolare si chiede:

1. l'elaborazione statistica del campione di portate (assumendo la distribuzione doppio-esponenziale di Gumbel) al fine di determinare la relazione portata-tempo di ritorno per i tempi di 3, 50 e 100 anni;
2. la determinazione della pendenza di compensazione;
3. la definizione dell'altezza, distanza e numero di briglie da inserire;
4. il dimensionamento idraulico della gaveta e dell'eventuale controbriglia;
5. il dimensionamento statico ed il calcolo delle spinte agenti in condizioni di briglia giovane e matura, distinguendo in quest'ultimo caso tra briglia dotata e priva di fori di drenaggio;
6. la rappresentazione delle sezioni trasversale e longitudinale dell'opera.

Nel calcolo delle spinte si adottino, per il materiale di interramento, le caratteristiche di coesione, angolo d'attrito, peso dell'unità di volume e porosità che si ritengono opportune. Si faccia ugualmente per tutti gli altri dati necessari ai fini del calcolo non forniti esplicitamente.

Calcolo del numero (n), dell'altezza (z) e della distanza (D) tra le briglie

Input

• L 3900 m
• i₀ 0.036
• iₖ 0.0155

Calcolo il dislivello ΔH da colmare con le briglie

• ΔH 81.5 m
• Fisso la distanza tra le briglie (in genere ≥ 60m):
• Ricavo il numero di briglie:
• Ricavo l'altezza della singola briglia:

ΔH = (i₀ - iₖ) L

• D 65 m
• n 60
• Z 1.4 m

Verifico che Z sia < 10m

verifica: Ok!

Dimensionamento della gaveta

Input

• Q_{(Tr =100)} 97.73 m³/s
• B 20.80 m

Portata di progetto con tempo di ritorno 100 anni

Larghezza dell'alveo

Ipottizo sezione trapezia con scarpa 1 (α = 45°)

Fisso la base pari alla metà della larghezza dell'alveo.

• B₀ 10.4 m

Ricavo, per iterazioni, il carico a monte della briglia con l'espressione per stramazzo a larga soglia

h₀ = 15 - Q / 0.385 - (15B₀ + 8h₀)/√(2gh₀)

VERIFICA UGUAGLIANZA

Quindi come tirante a monte assumo

• h₀ 2.85 m
• h 1.90 m
• Fisso il tirante sulla soglia
• Fisso il franco di sicurezza (25-30 cm)
• f 0.30 m
• Determino infine l'altezza della gaveta
• H_G 2.20 m
• L_G 14.80 m

Verifica che larghezza superiore gaveta L_G ≤ B larghezza dell'alveo

Verifica OK!