UNIVERSITAMEDITERRANEADIREGGIOCALABRIAA.A.2008/2009

Costruzioniidrauliche

QuadernodelleesercitazioniCALCOLODELLAPORTATAINCONDIZIONIDIPIENA; DIMENSIONAMENTODELLOSCARICODISUPERFICIEEDELLOSCARICODIFONDO; CALCOLODELLAPROTEZIONEDIUNASPONDA; DIMENSIONAMENTODELLAVASCADIDISSIPAZIONE;

DOCENTE:Prof.Ing.GiuseppeBarbaro TUTOR:Ing.GiovanniMalara StudentiDiegoBruciafreddo FrancescoCaminiti FrancescoMacr

Curriculum Vitae EuropassInformazioni personaliNome(i) / Cognome(i)Indirizzo(i) Telefono(i) E-mail Cittadinanza Data di nascita Sesso

Diego BruciafreddoVia Bernardino Verro n.8, 20141 Milano +39 320 466 7566 Diego.bruciafreddo@libero.it Italiana 11/12/1984 Maschio

Occupazione Ingegnere Strutturista desiderata/Settore professionale Esperienza professionaleDate Lavoro o posizione ricoperti Principali attivit e responsabilit 14/05/2012 a oggi Ingegnere Strutturista Attivit di consulenza relativa alla progettazione esecutiva di Torre Isozaki -edificio nellambito del progetto di riqualificazione dellex area fiera del comune di Milano di 57 piani - 220 m in c.a. con pareti accoppiate a nucleo per le azioni orizzontali , solai a piastra e colonne composite per i carichi verticali e dispositivi fluido viscosi per il controllo delle vibrazioni. Studio Iorio srl, Passaggio S.Bartolomeo n.7 24121 Bergamo Ingegneria Strutturale Dicembre 2009 a oggi Ingegnere Strutturista Progettazione strutturale di strutture temporanee prefabbricate di grande luce per il ricovero di imbarcazioni. Principali tipologie strutturali trattate: -Tendostrutture in carpenteria metallica di acciaio e alluminio; -Tensostrutture; -Strutture pneumatiche; Yachtgarage Srl, Via delle Puglie 8 Benevento Ingegneria Strutturale 12/09/2011 a 09/05/2012 Ingegnere Strutturista Tirocinio formativo nellambito del master in Progettazione Antisismica della scuola Master F.lli Pesenti del Politecnico di Milano.Principali attivit svolte: -Progettazione Strutturale Torre Panoramica a Maranello per la Galleria Ferrari progetto Architettonico Studio Lissoni Torre Panoramica di 30 metri in c.a. con due piani interrati e uno sbalzo in testa di 12 m. Analisi in campo dinamico per il controllo delle vibrazioni. -Progettazione Strutturale Auditorium il Castello a LAquila - Struttura con isolamento sismico alla base, progettata da Renzo Piano, in legno strutturale composta da pannelli di xlam su una doppia orditura di travi in lamellare. -Modello strutturale agli elementi finiti per lo studio del comportamento statico e dinamico di Torre Isozaki. Studio Iorio srl, Passaggio S.Bartolomeo n.7 24121 BergamoPer maggiori informazioni su Europass: http://europass.cedefop.europa.eu Unione europea, 2002-2010 24082010

Nome e indirizzo del datore di lavoro Tipo di attivit o settore Date Lavoro o posizione ricoperti Principali attivit e responsabilit

Nome e indirizzo del datore di lavoro Tipo di attivit o settore Date Lavoro o posizione ricoperti Principali attivit e responsabilit

Nome e indirizzo del datore di lavoroPagina 1/3 - Curriculum vitae di Cognome/i Nome/i

Tipo di attivit o settore Date Lavoro o posizione ricoperti Principali attivit e responsabilit

Ingegneria Strutturale 01/09/2010 30/09/2010 Progettista Strutturale Progetto Strutturale di un edificio a sei elevazioni fuori terra pi piano interrato, irregolare in pianta e in elevazione, di un edificio in c.a. in zona ad alta sismicit (ag/g 0.38) in classe di duttilit B. Il comportamento sismico stato ottimizzato mediante ladozione di una scala alla Giliberti. Studio Tecnico Arch. Antonino Leonello Ingegneria Strutturale 10/03/2007 al 10/06/2007 Tirocinio Formativo Attivit sperimentale di modellazione e calcolo della risposta sismica locale. MECMAT Dipartimento di Meccanica e Materiali dellUniversit degli Studi Mediterranea di Reggio Calabria Ingegneria Strutturale

Nome e indirizzo del datore di lavoro Tipo di attivit o settore Date Lavoro o posizione ricoperti Principali attivit e responsabilit Nome e indirizzo del datore di lavoro Tipo di attivit o settore

Istruzione e formazioneDate Titolo della qualifica rilasciata Principali tematiche/competenze professionali acquisite Titolo della tesi e argomenti Febbraio 2011 Maggio 2012 Master di II livello in Progettazione antisismica delle strutture per costruzioni Sostenibili Tecniche di progettazione per la mitigazione del rischio sismico sia su strutture nuove che esistenti. Competenze specialistiche nellambito della modellazione del comportamento dinamico delle strutture. The new observation tower for the Galleria Ferrari Area in Maranello: structural earthquake and comfort design Progettazione strutturale della nuova torre panoramica a Maranello per la Galleria Ferrari. Sono state effettuate analisi dinamiche non lineari incrementali con modellazione a fibre (IDA) per la valutazione del comportamento sismico e analisi dinamiche lineari per la valutazione del livello di confort a seguito delle vibrazioni di natura antropica sullo sbalzo di 12 m. Politecnico di Milano Scuola Master F.lli Pesenti Novembre 2007 Dicembre 2010 Laurea Specialistica in Ingegneria Civile Progettazione strutturale Progettazione di strutture e opere geotecniche; Comportamento dinamico delle strutture sotto lazione del sisma e del vento; Valutazione e mitigazione del potenziale di collasso progressivo negli edifici; Valutazione della vulnerabilit sismica di edifici esistenti in c.a. mediante analisi non lineari La tesi tratta la valutazione del grado di vulnerabilit di un edificio esistente irregolare in pianta mediante lutilizzo di analisi dinamica non lineare con modelli a plasticit diffusa. Universit degli studi Mediterranea di Reggio Calabria 110 e lode con menzione di merito Ottobre 2004 Novembre 2007 Laurea Ingegneria Civile Competenze base di Analisi Matematica, Fisica,Scienza e Tecnica delle Costruzioni e Geotecnica Risposta Sismica Locale Valutazione della variazione dellinput sismico in relazione alle condizioni locali del sito. Universit degli studi Mediterranea di Reggio Calabria 110 e lode con menzione di merito

Nome e tipo d'organizzazione erogatrice dell'istruzione e formazione Date Titolo della qualifica rilasciata Principali tematiche/competenze professionali acquisite Titolo della tesi e argomenti

Nome e tipo d'organizzazione erogatrice dell'istruzione e formazione Livello nella classificazione nazionale o internazionale Date Titolo della qualifica rilasciata Principali tematiche/competenze professionali acquisite Titolo della tesi e argomenti Nome e tipo d'organizzazione erogatrice dell'istruzione e formazione Livello nella classificazione nazionale o internazionale

AutovalutazionePagina 2/3 - Curriculum vitae di Cognome/i Nome/i

Comprensione

Parlato

Scritto

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Livello europeo (*)

Ascolto

Lettura

Interazione orale

Produzione orale

Inglese Francese

B2 Livello intermedio C1 Livello Avanzato B2 Livello intermedio B2 Livello intermedio C1 Livello avanzato A2 Livello Elementare B1 Livello Intermedio A2 Livello Elementare A2 Livello elementare A2 Livello elementare

(*) Quadro comune europeo di riferimento per le lingue

Capacit e competenze sociali - Sono particolarmente predisposto a lavorare in team cercando sempre di comprendere e di risolvere iproblemi al meglio al fine di ottenere i risultati previsti. - Sono dotato di un forte senso di volont e di capacit di problem solving anche nelle situazioni pi dinamiche. -Sono dotato di un ottimo spirito di adattamento anche nelle situazioni pi complesse e sono pienamente disponibile a trasferte in tutto il mondo. -Buona capacit di comunicazione e motivazione ottenuta grazie a unampia esperienza di impartizione di lezioni private a un buon numero di studenti universitari ( ad oggi circa 60 )

Capacit e competenze organizzative Capacit e competenze tecniche Capacit e competenze informatiche

Gestione di progetti e gruppi di lavoro

Ingegnere strutturista con capacit progettazione di strutture non tradizionali e complesse. Si elencano le principali competenze specialistiche in aggiunta alle competenze base di utilizzo del computer: Ottima conoscenza Excel+VBA Ottima Conoscenza programma per Modellazione FEM STRAUS7 Ottima Conoscenza Programma per Modellazione Fem MIDAS GEN Ottima Conoscenza Programma Per Modellazione FEM SAP200 Capacit di utilizzo e apprendimento in tempi rapidi di tutti i programmi di modellazione FEM Ottima conoscenza dei linguaggi di programmazione VBA, C++ Ottima conoscenza del programma di Calcolo MATLAB Ottima conoscenza del pacchetto OFFICE Ottima conoscenza di AUTOCAD Runner amatoriale con partecipazione a eventi , nuoto; A, B

Altre capacit e competenze Patente

Ulteriori informazioni Referenze e Curriculum Vitae dettagliato su richiestaAutorizzo il trattamento dei miei dati personali ai sensi del Decreto Legislativo 30 giugno 2003, n. 196 "Codice in materia di protezione dei dati personali". (facoltativo, v. istruzioni)

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ESERCITAZIONE1 Lo scopo della prima esercitazione del corso di costruzioni idrauliche la determinazione delle caratteristiche idrologiche del bacino attraverso il metodo del serbatoio lineare. Tale metodo si basasulconcettodilaminazionedellondadipiena.Lapioggiacadutasulbacinovienerilasciata gradualmenteneltempo.Leipotesifondamentaliditalemetodosono:duranteleventodipiena lacquasiaccumuladentroalcanaleelasuperficieliberadellostessotraslaparallelamentease stessa.ParametrofondamentaleperlacalibrazionedelmetodolacostantedinvasoKcheviene determinata attraverso il metodo dei momenti che si basa sullipotesi che i baricentri dellidrogrammacalcolatoedellidrogrammamisuratocoincidono. TRACCIA Suunbacinoconlecaratteristicheindicateintabella2,duranteunaprecipitazioneconsiderabile uniformementedistribuitanellospazio,sonostatemisurate,apartiredallistantet=0,leintensit dipioggiaP(mm/h)riportateintabella2 Dovet=Tc/6conTctempodicorrivazioneottenibile conlaformuladiGiandotti. Sempre a partire dallistante t = 0, nella sezione di chiusura del bacino sono state registrate le portatespecifiche(rapportatecioallasuperficiedelbacino)q(m3s1/km2)riportateintabella1.1.

Tabella1.1Datirelativiallintensitdipioggiapeallaportataspecificaq

t/t 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

P[mm/h] 0 0 0 0 4.34 5.95 8.06 14.14 26.16 12.03 7.44 4.46 3.84 6.7 14.26 20.83

Q[m3/sec*Km2] 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.21 0.47 0.77 1.22 2.06 2.54 2.36 2.02 1.62 1.28 1.311

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

12.52 9.05 6.57 4.46 3.72 3.1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1.86 2.23 2.21 2.03 1.72 1.31 0.97 0.68 0.43 0.29 0.19 0.11 0.07 0.07 0.07 0.07

Una volta effettuata la separazione fra deflussi superficiali e profondi ed una volta determinata lentitdellapioggianetta,siinterpretilatrasformazioneafflussimeteoriciindeflussisuperficiali utilizzando il modello del serbatoio lineare e confrontando lidrogramma calcolato con quello reale. Tabella1.2Datirelativialbacinopresoinesame

S[km2] 20.5 dovesisonoindicaticon: S=superficiedelbacinoinesame; L=lunghezzadellastaprincipale;

L[km] 19.8

Hmed[m.s.l.m] 530

H0[m.s.l.m]) 0

Hmed=altezzamediadelbacinoinesame; H0=altezzadellasezionedichiusuradelbacinoinesame 2

Con i dati sopra riportati possibile calcolare il deflusso superficiale. Il deflusso superficiale definito come la quantit dacqua che giunge nella sezione di chiusura per un fissato istante di tempoinarrivodallasuperficiedelbacino,ovverorappresentalaportatatotalediacquachecade nelbacino,sottoformadiprecipitazione,depuratadellaquantitcheilbacinostessoassorbe. Quando la pioggia nulla, non nulla la portata, in quanto si ha il contributo del deflusso profondo,ovvero: q p = 0,07 Ildeflussototaledatodallasommadeldeflussosuperficialeedeldeflussoprofondo.

m 3 s 1 km 2

Siindicanocon:

m3 m3 = q S = q S 3600 qtot =deflussototale qtot s h

qP=deflussoprofondo q P = 0,07 S q*=deflussosuperficiale q * = qtot q p

Sipossonocosricavareidatideldeflussosuperficiale. Ad ogni intervallo t corrisponderanno un valore di deflusso totale qtot ed uno del deflusso superficialeq*.Laportataappenaricavata,comedetto,specifica,cisignificacherapportata alla superficie del bacino, per cui per calcolare la portata effluente Q, si dovr moltiplicare la portataspecificaperlasuperficieS. Lintervallo t funzione del tempo di corrivazione (ovvero del tempo impiegato dalla goccia dacquacadutanelbacinonelpuntopilontanodallasezionedichiusura,araggiungerelasezione dichiusurastessa).EssopuesserecalcolatomediantelaformuladiGiandotti:

TC =

4 S + 1,5 L 0,8 H med H 0

3

Iltsar:t =

TC 6

A questo punto si possono ricavare il volume totale ed il volume superficiale indicati rispettivamenteconWeW*ericavabiliconleseguentiformule:

W = Pi t S i =1

n

W * = S qi* + qi*+1 i =1

n

(

)

t 2

Dove:qi* = qi q profondo

Ilpassosuccessivoconsistenelricavarelapioggianetta.Ilcalcolosieffettuaconsiderandocheil coefficientedafflussodefinitodalrapportotralapioggianettaequellatotale:

=

Pnetta P

Sipucalcolarequindiilcoefficientediafflusso ottenibileanchedaquestorapporto:

=

W W

Utilizzando il metodo del serbatoio lineare possibile determinare lidrogramma di piena, conoscendoloietogrammadiprogetto(dellapioggianetta). Lesercitazione prevede il confronto di tale idrogramma di piena con quello reale, ricavato precedentemente. Laportatacontalemetodopuesserestimatacome (i j )t t i Q * = S 1 exp K Pj*1, j exp K j =1

4

Perotteneretaleportatasidevonostimareildeflussosuperficiale D * elafflussosuperficiale A* .

D* =con:

n 1 t 2 i Qi* W* 1=1

Qi* = i qi* S incuiilindicediqi*

A* = con

n 1 S * t 2 Pi i * W 2 i =1

Pi* = Pi incuiilindicediPi* Di conseguenza possibile ricavare il periodo di ritardo K dato dalla differenza tra deflussi superficialiedafflussisuperficiali.Siha:

K = D * A* possibileoraricavareleportateQeQ*nelmodoseguente:

Q = q S pertuttigliintervalliditempo(i j )t t i Q * = S 1 exp K Pj*1, j exp K j =1

5

risultati __________________________________________________________________________ COSTRUZIONI IDRAULICHE - ESERCITAZIONE 1 A.A.2008/09 Universit Mediterranea - Facolt di ingegneria __________________________________________________________________________ *-----------------------------* Calcolo dell'onda di piena a partire da registrazioni di pioggia e di portata con il metodo dell'integrale di convoluzione. *-----------------------------* ********** DATI DEL BACINO ********** Superficie del bacino................. Lunghezza asta principale............. Quota media del bacino................ Quota della sezione di chiusura....... Registrazioni effettuate: t/DT 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 P[mm/h] 0.00 0.00 0.00 0.00 4.34 5.95 8.06 14.14 26.16 12.03 7.44 4.46 3.84 6.70 14.26 20.83 12.52 9.05 6.57 4.46 3.72 3.10 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 q[m^3/s/Km^2] 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.21 0.47 0.77 1.22 2.06 2.54 2.36 2.02 1.62 1.28 1.31 1.86 2.23 2.21 2.03 1.72 1.31 0.97 0.68 0.43 0.29 0.19 0.11 0.07 0.07 0.07 0.07 S [Km^2] B [Km] Hm [m.l.m.] Hsez [m.l.m] =20.50 =19.80 =530.00 =0.00

******* TEMPO DI CORRIVAZIONE ******* Formula di Giandotti Tc=(4*S^0.5 + 1.5*La)/(0.8*(Hm-Hsez)^0.5) Tempo di corrivazione................. Tc [h]=2.60 Intervallo tra le registrazioni....... Dt [h]=0.43 ******* CALCOLO DELLA COSTANTE DI INVASO ******* Flusso profondo................. Volume netto defluito a valle... Volume tot. affluito sul bacino. Coefficiente di ragguaglio...... Momento degli afflussi.......... Qp [m^3/s]=1.44 Wn [m^3] =902988.74 W [m^3] =1486798.71 Psi =0.61 A [h] =5.32 Pagina 1

6

Momento dei deflussi............ D Costante di invaso.............. K ******* ONDA DI PIENA ******* Evoluzione temporale: t[h] Q[m^3/s] 0.00 1.44 0.43 1.44 0.87 1.44 1.30 1.44 1.73 1.44 2.16 5.23 2.60 9.48 3.03 14.49 3.46 23.56 3.89 40.85 4.33 41.41 4.76 37.80 5.19 32.50 5.62 28.00 6.06 27.15 6.49 33.12 6.92 43.33 7.36 43.68 7.79 40.91 8.22 36.67 8.65 31.66 9.09 27.27 9.52 23.45 9.95 17.88 10.38 13.72 10.82 10.61 11.25 8.29 11.68 6.56 12.11 5.26 12.55 4.29 12.98 3.57 13.41 3.03

risultati [h] =6.80 [h] =1.48

Pagina 2

7

PIOGGIA NETTA E PIOGGIA TOTALE30

Pioggia totale Pioggia netta

25

20

Q [m3/s]

15

= 0.60734

10

5

0 0

5

10

15 T/Dt

20

25

30

8

DEFLUSSO REGISTRATO E DEFLUSSO NETTO60

Portata Superficiale netta Portata superficiale totale

50

40

Q [m3/s]

30

20

10 Qprofondo=1.435 m3/s

0 0

5

10

15 T/Dt

20

25

30

9

DEFLUSSO REGISTRATO E DEFLUSSO CALCOLATO60

Portata Superficiale registrata Portata superficiale calcolata

50

40

Q [m3/s]

30

20

10

0 0

5

10

15 T/Dt

20

25

30

10

ESERCITAZIONE2

Loscopodellasecondaesercitazionelaverificadiunosbarramentosoggettoadunondadipiena dielevataintensit.Laprimaoperazionedaeffettuarequelladideterminareilvaloredelfranco disicurezza,laquotadellacquanondevemaisuperaretalequota.Successivamentesieffettuail calcolodellondadipienainuscitanelleduecondizioniseguenti:scaricodifondochiusoescarico difondoaperto.Effettuatoilcalcolosideterminanoirapportidiriduzionealcolmoneiduecasi esaminati. TRACCIA TramiteunosfioratorelongitudinaledilarghezzaL=16.5m,asoglialibera,costituentelorganodi scaricosuperficialediunadigainmaterialiscioltiperscopoirriguoetramiteloscaricodifondosi dovrfarfronte,apartiredacondizionidiserbatoiopienofinoallaquotadimassimaregolazione, allondadipienariportataintabella2.1. tabella2.1datirelativiallondadipienaentrante

t[min] 0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 180 192 204 216

qe[m3/sec] 0.0 7.0 17.5 45.4 136.2 207.2 273.6 337.6 349.3 302.7 209.6 139.7 94.3 46.6 34.9 24.4 11.6 9.3 0.011

Ilprogettoprevedecheladiga,dialtezzaparia58metri,abbiacoronamentopostoaquota401,9 m.s.l.m. e che la cresta dello sfioratore longitudinale venga situata a quota 394,6 m.s.l.m. E previsto uno scarico di fondo che in condizioni di massima apertura caratterizzato da una sezionediareaparia1,7m2incorrispondenzadeldiaframma,immediatamenteavalledelqualeil peloliberodellacorrentedefluentenellacondottadifugasiattestaaquota354,3m.s.l.m. Il legame quotevolumi dellinvaso artificiale creato dallo sbarramento descritto, con approssimazionecontenuta,dallaleggeinterpolare: W = 3500 ( z z fs ) 2,10 espressionevalidaper

z > z fs ,incuiW(m3)ilvolumeinvasatocorrispondenteallaquotaz(m.s.l.m.)delpeloliberonelserbatoio,mentre z fs laquotadelpuntopidepressodellinvaso,paria354,5m.s.l.m.Linvaso artificiale presenta una lunghezza massima del fetch pari a 3.5 km ed situato in una zona, soggettaasismi,dovelamassimavelocitmediadelventononeccedei60[km/ora]. Si valuti leffetto di laminazione delle piene dovuto al serbatoio artificiale diagrammando, in particolare, lassegnata onda di piena in ingresso nellinvaso e la corrispondente onda di piena uscente dagli organi di scarico della diga, evidenziando cos il rapporto di riduzione al colmo di piena. Siriportanointabellaidatirelativialprogettodegliorganidiscarico.

tabella2.2datirelativialserbatoioartificiale

L (m) 16.5

H (m) 58

zc zcs zfs (m.s.l.m.) (m.s.l.m.) (m.s.l.m.) 401.9 394.6 340.5

Ad (m2) 1.7

zcd (m.s.l.m.) 354.3

F (km) 3.5

V (km/h) 60

Dove: L=larghezzasfioratorelongitudinale; H=altezzadelladiga; zc=quotadicoronamento; zcs=quotacrestasfioratorelongitudinale; zfs=quotapuntopidepressodelladiga; Ad=areadelloscaricodifondoincondizionidimassimaapertura; zcd=quotadellacorrentenellacondottadifuga;12

F=lunghezzamassimadelfetch; V=massimavelocitmediadelvento. Illegametralequoteedivolumidellinvasoartificialecreatodallosbarramentodescrittodalla leggeinterpolare: W [m 3 ] = 3500 (z z fs )2 ,10

con z > z fs

Per prima cosa si determina la quota di massimo invaso, ovvero quella quota che il livello dellacqua non pu mai superare ( sia in condizioni di esercizio che in condizioni limite, cio in presenzadiunapiena). EssasipuvalutaremediantelespressioneelerelativetabellefornitedalD.M.del24Marzo1982 (Normetecnicheperlaprogettazioneelacostruzionedelledighedisbarramento):

z mi [m s.l.m.] = z c f n f

2

,

incui: f n unfranconettopostoinbaseallaltezzadelladiga(tabella2.3); f un incremento dovuto alla sismicit della zona (si prevede infatti secondo normativa di progettareincondizionidizonasismicafacendoriferimentoallatabella2.3); vienefissatoinbaseallampiezzadelfetchedallavelocitdelvento(tabella2.4); tabella2.3datirelativiaivalorifn(m), f(m)

15 Altezzadelladigafinoa: fn(m) f(m) (m) 1,5 0,3

30 (m) 2,5 0,7

45 (m) 3,2 1

60 (m) 3,6 1

75 (m) 3,9 1

>90 (m) 4 113

tabella2.4datirelativia (m)

Fetch(km) V(km/h) V(km/h) V(km/h)

1 100 70 1,09 0,86

2 1,51 1,19 0,88

4 2,09 1,65 1,21

5 2,52 1,99 1,47

8 2,89 2,28 1,68

10 3,21 2,53 1,87

15 3,88 3,07 2,25

60 0,63

Medianteinterpolazione,utilizzandoquestetabellesipossonotrovareiseguentivalori: SuccessivamentesipucalcolarelaportatauscenteQunotalaportataentrante(tabella2.1). Valelequazionedicontinuitdelbacino: Qe (t ) Qu (t ) = cioladifferenzatralaportataentranteelaportatauscentedalbacinougualealvolumedi acquacheinessosiaccumula. Laportatauscentealgenericoistantetdatadallasommadiduecontributi:laportatauscente dallagalleriadifondo, Qu, f (t ) edallaportatauscentedalloscaricatoredisuperficie, Qu, s (t ) :

dW . dt

Qu (t ) = Qu , f (t ) + Qu , s (t ) .

Laportatauscentedallagalleriadifondodatadallaseguenteespressione:

Qu , f (t ) = f Ad 2 g (z (t ) z cd ) validaper: z (t ) > z cd

dove:

f =coefficientedefflussodelloscaricatoredifondo,postoparia0,5;

Laportatauscentedalloscaricatoredisuperficiedatadallaseguenteespressione:

14

Qu , s (t ) = s L 2 g [z (t ) z cs ] validaper: z (t ) > z cs 1, 5

dove:

s =coefficientedefflussodelloscaricatoredisuperficie,postoparia:

z (t ) z cs s = s ,0 z mi z cs

0 ,12

,

s , 0 = 0,48 coefficientedefflussoincondizionidiraggiungimentodelcaricomassimo; Ai fini applicativi lespressione lequazione di continuit, che vista in termini differenziali, pu esserescrittainterminididifferenzefinite,cioragionandointerminidiportateevolumimedi, ovvero:

Qe (t ) + Qe (t + t ) Qu (t ) + Qu (t + t ) W (t + t ) W (t ) = , t 2 2

Lequazionepuancheesserescrittaportandoalprimomembroitermininotiedalsecondoquelli incogniti,cio:

Qe (t ) + Qe (t + t ) Qu (t ) W (t ) W (t + t ) Qu (t + t ) . + = 2 2 t t 2

in cui le incognite sono, fissato un istante di tempo t, i corrispondenti valori incrementatiW (t + t ) e Qu (t + t ) .

Poich queste grandezze sono legate al tempo tramite la quota z , necessario, nota la z (t ) , calcolarepertentativila z (t + t ) ,inmodochelequazionesoprascrittasiasoddisfatta.

Aquestopuntosipossonoricavareidatiricercati 15

risultati __________________________________________________________________________ COSTRUZIONI IDRAULICHE - ESERCITAZIONE 2 A.A.2008/09 Universit Mediterranea - Facolt di ingegneria __________________________________________________________________________ *-----------------------------* Calcolo dell'onda di piena a valle di una diga con sfioratore superficiale e scarico di fondo, a seguito di un'onda di piena entrante *-----------------------------* ********** DATI DELLA DIGA ********** Lunghezza dello sfioratore laterale........ Altezza della diga......................... Quota del coronamento...................... Quota della cresta dello sfioratore........ Quota del punto pi depresso............... Area dello scaricatore di fondo............ Quota corrente nella condotta di fuga...... Lunghezza massima del fech................. Velocit massima del vento................. Registrazioni dell'onda in ingresso: t[min] q[m^3/s] 0 0.00 12 7.00 24 17.50 36 45.40 48 136.20 60 207.20 72 273.60 84 337.60 96 349.30 108 302.70 120 209.60 132 139.70 144 94.30 156 46.60 168 34.90 180 24.40 192 11.60 204 9.30 216 0.00 ******* QUOTA DI MASSIMO INVASO DM 24-3-82 ******* Franco netto ............................. fn Termine legato alla sismicit della zona.. Df Termine legato al fetch e al vento.........d Quota di massimo invaso....................zmi [m]=3.55 [m]=1.00 [m]=1.16 [m]=396.77 L [m] H [m] zc [m.l.m.] zcs[m.l.m] zfs[m.l.m] Ad [m^2] zcd[m.l.m.] F [Km] V [Km/h] =16.50 =58.00 =401.90 =394.60 =340.50 =1.70 =354.30 =3.70 =340.50

******* ONDA IN USCITA CON SCARICO DI FONDO CHIUSO ******* t[min] 0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 Qe[m^3/s] 0.000 7.000 17.500 45.400 136.200 207.200 273.600 337.600 349.300 302.700 209.600 Qu[m^3/s] 0.000 0.005 0.052 0.309 1.740 6.341 15.680 31.014 51.370 72.071 87.262 W[m^3] 15268005 15270523 15279323 15301837 15366475 15487189 15652350 15855572 16073197 16263478 16390546 Pagina z[m] 394.600 394.604 394.619 394.657 394.766 394.968 395.244 395.582 395.940 396.252 396.459 1

16

132 144 156 168 180 192 204 216

139.700 94.300 46.600 34.900 24.400 11.600 9.300 0.000

94.818 96.770 94.455 89.792 84.668 79.110 73.524 68.066

risultati 16450746 396.557 16466014 396.581 16447897 396.552 16410908 396.492 16369451 396.425 16323451 396.350 16276027 396.272 16228403 396.195 =0.28

Rapporto di riduzione al colmo..............rc

******* ONDA IN USCITA CON SCARICO DI FONDO APERTO ******* t[min] 0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 Qe[m^3/s] 0.000 7.000 17.500 45.400 136.200 207.200 273.600 337.600 349.300 302.700 209.600 139.700 94.300 46.600 34.900 24.400 11.600 9.300 0.000 Qu[m^3/s] 23.901 23.894 23.890 23.892 24.177 26.891 33.834 46.408 63.956 82.214 95.607 102.006 103.241 100.549 95.723 90.519 84.966 79.439 74.080 W[m^3] 15268005 15253319 15244937 15250379 15298451 15403690 15554917 15746061 15953614 16135713 16256125 16310732 16321083 16298443 16257125 16211427 16161212 16109551 16057632 z[m] 394.600 394.575 394.561 394.570 394.651 394.828 395.082 395.400 395.744 396.043 396.240 396.329 396.346 396.309 396.242 396.167 396.085 396.000 395.915 =0.30

Rapporto di riduzione al colmo..............rc

Pagina 2

17

IDROGRAMMA CON SCARICO DI FONDO CHIUSO400

Portata in ingresso Portata in uscita

350

300

rc=(Qumax/Qemax)=0.27704250

Q [m /s]

3

200

150

100

50

0 0

20

40

60

80

100 T[min]

120

140

160

180

200

18

IDROGRAMMA CON SCARICO DI FONDO E SFIORATORE LONGITUDINALE400

Portata in ingresso Portata in uscita

350

300

rc=(Qumax/Qemax)= 0.29557250

Q [m /s]

3

200

150

100

50

0 0

20

40

60

80

100 T[min]

120

140

160

180

200

19

ESERCITAZIONE3Durantelaterzaesercitazioneverreffettuatalaverificasullastabilitdelfondodiunalveo,edi una rampa a forte pendenza. Lo studio del trasporto solido nellalveo fluviale sar effettuato seguendo la teoria di Shields e si articoler nelle seguenti fasi: per prima cosa si andr ad individuare quella variabile che assuma un valore critico nel momento in cui le particelle solide incoerenti,costituentiillettodelcorsodacqua,comincianoamuoversi:talevalorecriticosepara il campo dei valori della variabile per i quali la corrente non riesce a trasportare materiali solidi (alveostabile)dalcamponelqualeiltrasportosiverifica(alveoinstabile). Si utilizzer labaco di Shields che riporta in ascissa il numero di Reynolds ed in ordinata un parametrodettodimobilit.AllabasedelmetododanalisipropostodaShieldsdevonoessere considerateleseguentiipotesi:

materialidifondoomogeneo(comedimensioni)enoncoesivo; alveoafondoorizzontale; non bassa sommergenza (la corrente sommerge decisamente il sedimento, essendo laltezza idricabenmaggioredellagranulometriadelleparticelle). assenzadimaterialelungolespondedellalveo(ilmaterialeditrovasolosulfondo) PerquantoriguardalostudiodellerampeafortependenzavieneusatasemprelateoriadiShields. Quando aumenta bruscamente la pendenza il tirante idrico h si abbassa notevolmente e la corrente passa dalla condizione di corrente lenta a quella di corrente veloce. Il passaggio successivodacorrenteveloceallacondizionedicorrentelentaavvieneattraversoilfenomenodel risalto.Talefenomenoaltamentedissipativoetendeadissiparelapropriaenergiaattraversolo spostamentodelmaterialedifondoprovocandolainstabilitdellalveo.Inquestecondizionideve essere realizzata la protezione della rampa attraverso dei massi di protezione che sono determinatiattraversodegliabachipropostidallenormative. 20

TRACCIA Sieffettuiunaprotezionedispondasullunghiadiunalveotrapezoidaleprismaticoconbasedi5 mescarpa4:2.Laportatadiprogetto100m3/s,lapendenzadellalveodel3%eildiametro mediodfdeimassipresentiinalveodi0.5m. Sivalutiinoltrelinterventodaeffettuareperunarampaconpendenza5:1elunghezzaLtot=20m situatanelmedesimoalveo. Ilparametrodimobilit,eparialrapportotralazioneditrascinamentodellacorrenteedilpeso immersodellaparticella: u2 = gd s g 1d Comesipunotaredallaforma,ilparametrofunzionedellecaratteristichegeometrichedella particellaedellecaratteristichedellacorrente.SiriportaquindilabacodiShields(1936),incuisi lega univocamente al numero di Reynolds attraverso la curva rappresentata nel diagramma seguente: Figura3.2AbacodiShields.

u2

21

Re* e*sonoivaloridelnumerodiReynoldsedelparametrodimobilitperiqualisiverificail movimentodeisedimenti.DallabacodiShieldssinotache: 1 u2 * u d perRe200 = * = 0.06 gd cioilparametrodimobilitsipuritenerecostanteeparia0.06; per 2