Politecnico di Torino Facolt di Ingegneria Corso di
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Politecnico di Torino Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio Corso di Protezione Idraulica del Territorio DIGHE IN MATERIALI SCIOLTI: RISCHI E FATTORI DI CRISI Presentazione a cura di: Giorgio Dutto Federico Orlandini
Le dighe Sbarramento permanente su un corso d’acqua per creare un bacino artificiale Il 16 % della produzione di cibo nel mondo dipende direttamente dalle dighe Energia elettrica Laminazione delle piene Uso agricolo Il 19 % dell’energia mondiale è di tipo idroelettrico
Classificazioni: competenze Piccole dighe • h < 15 metri • volume d’invaso < 1 milione di m 3 Direzioni Infrastrutture Regioni Grandi dighe • h < 15 metri • volume d’invaso < 1 milione di m 3 Direzione Generale Dighe
Classificazione D. M. 2014 a. Dighe di calcestruzzo: b. Dighe di materiali sciolti: a. 1 ab. 1. gravità di terra omogenea a. 1. 1. b. 2. diordinarie terra e/o pietrame, con struttura di tenuta interna b. 3. terra e/ o pietrame, con struttura di tenuta esterna a. 1. 2. dialleggerite a. 2. a volta c. Traverse fluviali a. 2. 1. ad arco a. 2. 2. ad misto arco gravità d. Dighe di tipo vario a. 2. 3 a cupola
Scelta della tipologia di diga • Forma e geologia della stretta del fiume • Studio di fattibilità geologica Caratteristiche portanti dei terreni Permeabilità dei terreni Dighe in materiali sciolti SI -Strati di materiali sciolti di grandi spessore -Disponibilità di depositi naturali o idonei banchi rocciosi coltivabili NO -Terreni liquefacibili o solubili - Argille di elevata sensitività - Cavità sotterranee
Dighe in materiali sciolti: ulteriore classificazione DIGHE IN PIETRAME Muratura a secco: Conci squadrati sistemati a mano Oggi quasi in disuso Scogliera: Blocchi di grande pezzatura DIGHE IN TERRA Rullata: Strati successivi costipati Rifluita: Sedimentazione in acqua dei materiali. Oggi abbandonata
Caso studio: diga di San Vito 1960
Diga di San Vito: Caratterizzazione Geografica In terra di San Vito Pistoiese, è situata nel comune di San Marcello Pistoiese ad una quota di circa 1000 metri s. l. m. Uso irriguo Rientra nel bacino idrografico del fiume serchio
Diga di San Vito: Caratteristiche del terreno • Autorità di Bacino del Fiume Serchio Carta Geologica 1: 10. 000 • Arenarie Torbiditiche quarzoso-felspatiche alternati ad argille e limi • Conducibilità idraulica: bassa/ molto bassa
Diga di San Vito: caratteristiche Quota coronamento [m s. l. m. ] 1058. 34 Quota massima di regolazione [m s. l. m. ] 1056. 44 Altezza della diga [m] 18. 68 Dislivello coronamento – quota di sfioro [m] 1. 9 Lunghezza coronamento [m] 110 Larghezza coronamento [m] 3 Pendenza del paramento di monte Sm [°] 68 Pendenza del paramento di valle Sv [°] 63 Volume totale invaso m 3 142500
Diga di San Vito: caratteristiche • La diga di San Vito è costituita interamente da terra • Materiali eterogenei diga in terra omogenea limi sabbiosi di varia consistenza, spesso inglobanti frammenti arenacei • La tenuta è garantita dalla bassa permeabilità dei componenti terrosi usati
Diga di San Vito: caratteristiche • Lo scarico di fondo: tubo metallico φ600, adagiato in una trincea scavata nella roccia del piano di imposta ed affogato in una trave in cemento armato • Lo scarico di superficie: a soglia libera, ubicato sulla sponda sinistra dell’invaso e del tutto esterno al corpo diga.
D. M. 2014 novità e differenze • “Gli scarichi di superficie della diga devono essere dimensionati per l’onda con portata al colmo di piena corrispondente al periodo di ritorno di 1000 anni, per le dighe in calcestruzzo, e di 3000 anni per le dighe di materiali sciolti, tenendo conto dell’effetto di laminazione esercitato dal serbatoio” • valori minimi del franco netto normativa 1982 Altezza diga fino a [m] 15 90 o più franco netto [m] 1. 5 3. 5 normativa 2014 Altezza diga fino a [m] 15 30 45 60 75 90 opiù franco netto [m] 1. 5 2. 5 3. 2 3. 6 3. 9 4. 0
D. M. 2014 novità e differenze Verifiche di sicurezza, normativa 1982 La stabilità della diga dovrà essere verificata relativamente alle seguenti condizioni: 1. a termine costruzione; 2. a serbatoio pieno con il livello al massimo invaso; 3. a seguito di rapido vuotamento del serbatoio dal livello massimo al livello di minimo invaso e, ove sia significativo, anche a livelli intermedi. Normativa 2014 Oltre alle situazioni generali corrispondenti al raggiungimento di stati limite ultimi, sono da considerare le seguenti: 1. instabilità dei paramenti; 2. rottura per liquefazione del corpo diga o dei terreni di fondazione; 3. rottura per erosione interna o sifonamento; 4. lacerazione dell’eventuale manto o rottura del diaframma di tenuta.
Fattori di Crisi: Sormonto della diga Relazione idrologica ed idraulica prof. Chiarugi, luglio 2003 Obiettivo: dimostrare che anche in condizioni di piena lo scolmatore laterale consente lo smaltimento di una portata sufficiente a garantire il franco di sicurezza minimo (1. 5 metri) • Analisi curve di livello, area del bacino Area Bacino= 0. 3882 Km 2 • Servizio Nazionale Dighe, T=1000 anni Qmax /Km 2=31 m 3/(s∙ Km 2 ) Qmax =12. 03 m 3/s • • Dislivello soglia coronamento 1. 9 m rispettato h< 0. 4 m franco minimo
Fattori di Crisi: Sifonamento Fenomeno dovuto ad eccessivo deflusso filtrante Formazione di risorgive a valle Asportazione di materiale conseguenti problemi strutturali PERICOLO DI INSTABILITA’ DELLA STRUTTURA Caso studio: non vi sono problemi di sifonamento • Indagine geologica • Dimensione modesta k = 10^-9
Sifonamento: provvedimenti a) Diaframma lungo il materasso permeabile Soppressione moti filtranti b) Diaframma arrestato all’ interno del materasso permeabile c) “coperta” impermeabile che si prolunga a monte, al di sotto e oltre la diga
Considerazioni conclusive Domanda iniziale: Quanto facilmente va in crisi una diga in materiali sciolti e con quali dinamiche? 1. Sormonto: • Con il D. M. 26 giugno 2014 Dilavamento T=1000 anni T=3000 anni 2. Sifonamento: ROTTURA • • Più Caso studio: da. T=1000 anni, tuttavia è in grado di smaltire portate di piena associate a T difficile identificare molto più grandilegati alla non idoneitàAsportazione • 2. Rischi. Sifonamento: maggiori del terreno sul quale viene costruita l’opera di materiale al piede della diga • Caso studio, diga di San Vito : § Battente d’acqua non elevato § Conducibilità idraulica ≈ 10 -9 § In esercizio da circa 55 anni
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