Costruzioni idrauliche - (9 cfu)

Finalità

Il corso intende fornire le conoscenze necessarie alla progettazione delle opere idrauliche che più frequentemente l'Ingegnere Civile ha occasione di incontrare nella pratica professionale (acquedotti e sistemi di drenaggio urbano). Ciascun argomento viene sviluppato sia a livello teorico, completando, laddove è necessario, la preparazione di base dei corsi di Idraulica e di Idrologia Tecnica, sia fornendo le soluzioni progettuali più idonee dal punto di vista tecnico - economico. L'applicazione della teoria e della tecnica progettuale viene effettuata nell'ambito delle esercitazioni, ove lo studente è chiamato ad elaborare un progetto di massima di un acquedotto e di una fognatura.

Programma

Acquedotti.
Generalità. Dotazioni idriche. Fabbisogni e loro variazioni nel tempo. Previsioni demografiche. Orizzonti temporali di progetto. Schemi generali. Suddivisione in più reti nel caso di accentuati dislivelli. Pressioni di esercizio nelle varie condizioni di funzionamento.
Opere di presa. Da sorgenti, da acque superficiali e dai laghi. Moto delle acque filtranti in acquiferi saturi: permeabilità, legge di Darcy. Ipotesi di Dupuit. Pozzi artesiani completamente penetranti, penetranti solo sul tetto della falda e pozzi freatici. Tipologie costruttive dei pozzi, finestrature, filtri. Trincee drenanti.
Adduttrici. Richiami di moto uniforme nelle condotte in pressione. Regimi di moto e formule per il calcolo delle resistenze; abaco di Moody. Verifica di adduttrici a gravità: calcolo della portata per schemi a due e tre serbatoi, anche in presenza di colmi e moto a canaletta; funzionamento di un'adduttrice con portata in ingresso assegnata. Progetto delle adduttrici a gravità: studio del tracciato, dimensionamento delle tubazioni per schemi a due serbatoi, dimensionamento economico per schemi a più di due serbatoi, dimensionamento nel caso di forti dislivelli od in presenza di colmi; piezometriche di esercizio; pozzetti di interruzione, valvole di dissipazione, sfiati, scarichi, pezzi di prova e pezzi speciali. Dimensionamento economico delle condotte adduttrici con sollevamento; curve caratteristiche degli impianti di pompaggio, pompe in serie ed in parallelo. Problemi di moto vario nelle adduttrici con sollevamento: richiami di moto vario elastico, sovrappressioni massime di colpo d'ariete. Proporzionamento delle casse d'aria con l'ipotesi anelastica: teoria generale, equazioni costitutive, abachi di progetto con e senza strozzatura ottima.
Tubazioni. Materiali delle condotte adduttrici e loro caratteristiche; criteri di scelta delle tubazioni; tipi di giunti, posa e collaudo delle condotte. Apparecchiature accessorie e valvolame.
Serbatoi. Funzioni principali dei serbatoi; serbatoi di testata e di estremità; torrini piezometrici; dimensionamento della capacità di compenso di serbatoi; capacità antincendio e di riserva. Gestione di serbatoi di capacità insufficiente; modulazione della portata in ingresso, regola del filo teso. Caratteri costruttivi dei serbatoi: forma più conveniente, tipologia; schema della camera di manovra per serbatoi di testata e di estremità.
Reti di distribuzione. Tipi di rete; proporzionamento della distribuzione; schematizzazione delle erogazioni. Perdite di carico per condotte con erogazione uniformemente distribuita. Verifica delle reti di distribuzione: metodo del bilanciamento delle portate (Cross) anche in presenza di più vincoli piezometrici, metodo del bilanciamento dei carichi; linearizzazione mediante il metodo di Newton-Raphson generalizzato; casi con reti complesse per la presenza di pompe, valvole, ecc.

Sistemi di drenaggio urbano
Generalità. Scopi, tipi di rete (unitaria o separata); fognature comprensoriali e locali. Analisi tecnico-economiche per la scelta della soluzione ottimale. Indagini demografiche e previsioni a lungo termine. Esame delle utenze civili ed industriali. Tracciamento plano-altimetrico della rete di drenaggio.
Calcolo delle acque nere. Portate medie ue giornaliere, del giorno di massimo consumo, di magra, di punta. Acque di prima pioggia, portate meteoriche da inviare al trattamento.
Calcolo delle portate pluviali. Tempi di ritorno di progetto. Richiami di idrologia: indagini probabilistiche sulle precipitazioni intense; curve di possibilità pluviometrica; ietogrammi di progetto, capacità di infiltrazione e detenzione superficiale. Modelli idrologici di trasformazione afflussi-deflussi; metodo razionale, di corrivazione e dell'invaso; taratura dei parametri. Cenni ai metodi fisicamente basati; teoria dell'onda cinematica su falda piana; equazioni del moto vario a pelo libero; transizioni.
Dimensionamento delle canalizzazioni. Richiami sul moto uniforme e permanente. Calcoli idraulici dei collettori: sezioni tipiche; pendenze e velocità adottabili; pozzetti di ispezione; manufatti di raccordo: salti, curve, confluenze, diramazioni, ecc. Lavaggio delle fognature. Caditoie stradali, immissioni private, opere di ventilazione.
Scaricatori di piena. Funzione degli scaricatori di piena. Caratteristiche costruttive. Portate scaricate ed inquinamento trasferito ai corpi idrici riceventi. Normative. Scaricatori laterali: teoria e dimensionamento. Scaricatori a salto e frontali (cenni).
Sifoni. Schemi costruttivi; dimensionamento e verifica idraulica. Pulizia.
Vasche volano. Scopi e campi di applicazione. Dimensionamento delle vasche sulla base del metodo cinematico e del metodo dell'invaso. Confronti con metodi fisicamente basati e serie storiche. Schemi e tipologie costruttive.
Impianti di sollevamento. Problemi connessi all'ambiente ed alle acque sollevate. Dimensionamento dei pozzetti, delle pompe e delle tubazioni di mandata.
Tubazioni. Materiali utilizzati e loro caratteristiche, criteri di scelta.

Attività d'esercitazione

Durante le esercitazioni viene svolta la progettazione, di massima ma completa, di un acquedotto e di una fognatura.

Modalità d'esame

L'esame consiste in un colloquio sugli argomenti del corso e sui progetti svolti durante le esercitazioni. il candidato deve pertanto presentarsi all'esame con la copia vistata dal docente dei progetti eseguiti durante il corso.

Testi consigliati

G. IPPOLITO: "Costruzioni Idrauliche",Liguori Ed.,Na 1993.
L. DA DEPPO e C. DATEI: "Fognature", Cortina Ed., PD 1997.
V. MILANO: "Acquedotti", Hoepli Ed., Milano, 1996.
AA.VV. "Sistemi di fognatura", Hoepli Ed., Milano, 1997.
D.CITRINI,G.NOSEDA: "Idraulica", Ambrosiana Ed. Milano, 1990.
Dispense consigliate:
G. NOSEDA: Problemi di moto vario(1).
G. NOSEDA: Correnti permanenti con Portata variabile lungo il percorso(1).
A. PAOLETTI: Sistemi di Fognatura e di Drenaggio Urbano, CUSL, Milano, 1998.
G. BECCIU, A. PAOLETTI: Esercitazioni di Costruzioni Idrauliche, CUSL, Milano, 1999.
(1) reperibili presso il Dipartimento di Ingegneria Idraulica, Ambientale e del Rilevamento (D.I.I.A.R.) del Politecnico di Milano.

Ultimo aggiornamento: 10-01-2003

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