Ingegneria civile e ambientale: temi svolti per l'esame di stato di idraulica, geotecnica e ingegneria sanitaria

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)

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 3 km, pendenza longitudinale 2,8% e sezione rettangolare di larghezza pari a 10 m. Il materiale d'alveo è caratterizzato dalla seguente curva granulometrica:

da d₃₀=0,02 m, d₅₀=0,09 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 1951-1970

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 della sezione trasversale e longitudinale dell'opera.

Nel calcolo delle spinte possono assumersi, per il materiale di interrramento, le seguenti caratteristiche: coesione nulla, angolo d'attrito Φ = 30°, γ_s = 25000 N/m³ e porosità n=0.28.

Per i dati non forniti esplicitamente, il candidato assuma i valori che ritiene opportuni in relazione al problema in esame.

Elaborazione statistica delle portate con Gumbel

MEDIA

49.0 m³/s

DEV.ST

24.6 m³/s

COEF.VAR.

0.50

C.V_x

Parametri della distribuzione di Gumbel

α = ^π/₆ · σ_i

ε = (1 - 0.45 · C.V_x) · μ_i

α

0.05

ε

37.90

Calcolo fattore di crescita k_T in funzione del tempo di ritorno e della relativa portata Q_T.

k_T = (1 - 0.45 · C.V_x) · [1 - ¹/_αε · ln ln ^T/_{T - 1}]

Q_T = k_T · μ_i

Legame portata - tempo di ritorno

Verifica massima rofondità d'escavazione a valle - senza controbriglia

Input

• Q_(1:100) 126.29 m³/s
• B_G 8 m
• q _b 15.79 m³/s/m
• Z 2.53 m
• h₀ 3.80 m
• h_b 5.12
• l_b 6 m
• J 0.028
• K_st 34 m^1/3/s
• d₅₀ 12 mm

q = Q/B_G

h_n = Z + h₀

σ = Bh_n

Χ = B + 2h

R = σ/Χ

> Calcolo massima profondità di escavazione h_v

Calcolo tirante di moto uniforme per la sezione dell'alveo, per Q_1:100, nella giovinezza della briglia (pendenza i_g) e assumo h_n pari ad esso.

h_v 1.29 m

h_n 4.21 m

h_v con 1000 mm

h_v* 1.99 m

> Calcolo posizione del cavo di massima erosione

Q_(1:100) 126.29 m³/s

Z 1.3 m

h_n 2.53 m

B_G 8 m

V 4.73 m/s

h_n 4.19 m

Distanza briglia-cavo d'erosione

x = 2/Χ{Z + h}^1/2/g