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Maria Nicolina Papa

Corso di Costruzioni Idrauliche II

Organizzazione e contenuti del corso

Docenti: Fabio Rossi e Maria Nicolina Papa;
Crediti: 12
Insegnamento annuale;
Propedeuticità: Idraulica II

 

Programma del corso

Problemi di utilizzazione delle acque: Analisi e gestione delle risorse idriche. Cenni di idrologia. Impianti di utilizzazione delle acque: impianti a deflusso, impianti a regolazione. Stima dei volumi erogabili. Caratterizzazione dei bacini idrografici, linea spartiacque, curva ipsografica. Stima diretta del deflusso minimo annuo. Stima regionale del deflusso minimo annuo.
Sistemi di adduzione delle acque: Generalità (sistemi, componenti ed elementi). Cenni storici. Quadro normativo (il Piano Regolatore Generale degli Acquedotti, la legge Galli). Dotazioni medie.
Problema del progetto di un acquedotto semplice. Problema della verifica di un acquedotto semplice. Formule di resistenza. Abaco di Moody. Incertezze nella stima del coefficiente di scabrezza. Formule pratiche di resistenza. Sistemi acquedottistici non semplici. Lo schema dell'acquedotto consortile. Calcolo economico dell'acquedotto consortile. Formula di Mariotte per il calcolo dello spessore di una tubazione. Calcolo idraulico ed economico di un impianto di sollevamento. Scelta tra i diversi regimi di funzionamento. Analisi di affidabilità per il posizionamento della pompa.
Problemi di moto vario nelle correnti in pressione. Il colpo d'ariete; il fenomeno della cavitazione. Oscillazioni di massa. Organi di attenuazione del moto vario: il volano; la cassa d'aria. Soluzione di Evangelisti e con il metodo delle differenze finite.
Caratteristiche elettromeccaniche delle pompe. Scelta della pompa. Diagramma delle caratteristiche interne ed esterne dell'impianto. Uso dei cataloghi commerciali. Curve caratteristiche dell'impianto di sollevamento. Punto di funzionamento: impianti in serie ed in parallelo.
Profilo longitudinale e progetto di massima. Materiali per condotte: tubazioni lapidee, tubazioni plastiche, tubazioni metalliche. Giunzioni e pezzi speciali. Il fenomeno della corrosione nelle tubazioni. Protezione attiva e passiva. Dimensionamento statico delle tubazioni in pressione. Schema delle sollecitazioni per condotte interrate.
Sistemi di distribuzione delle acque: Analisi della struttura dei consumi idrici. Variabilità giornaliera della richiesta. Fenomeno dell'ora di punta. Problema dell'affidabilità del servizio. Rete di condotte in pressione a maglie chiuse. Analisi topologica. Schema idraulico di condotte a servizio con erogazione uniforme lungo il percorso.
Problema di progetto. Calcolo economico. Rete equivalente a maglie aperte: resezioni. Flussi principali. Calcolo probabilistico delle portate circolanti a maglie aperte.
Problema di verifica. Calcolo idraulico di una rete semplice a maglie chiuse. Metodi numerici. Metodo di H. Cross. Errori di approssimazione. Criteri di convergenza. Calcolo automatico.
Criteri di accettazione delle verifiche idrauliche. Vincoli funzionali. Verifica ad interruzione del servizio in un tratto. Verifica di emergenza per incendio.
Serbatoi per acquedotti. Tipologie e materiali. Particolari costruttivi: pozzetto di presa; chiusura idraulica. Camera di manovra. Schemi di funzionamento.
Difesa idraulica del territorio: Metodi di trasformazione afflussi deflussi. Propagazione dell'onda di piena, modelli matematici e numerici.
Morfologia fluviale. Trasporto solido di fondo. Stato limite di stabilità, teoria di Shields. Trasporto solido in sospensione. Stima della portata solida.
Correnti detritiche, formazione, propagazione, amplificazione, deposito. Stima del rischio idraulico.
Interventi per la mitigazione del rischio idraulico. Interventi non strutturali: vincoli e opportunità legati all'uso del suolo, gestione delle dinamiche morfologiche, allertamento in tempo reale. Interventi di tipo strutturale, vasche di laminazione, briglie, opere di protezione spondale.
Reti di drenaggio urbane: Idrologia urbana. Processo stocastico delle precipitazioni intense. Modelli Poissoniani composti e loro massimo. Legge di Gumbel e sue generalizzazioni. Il fattore probabilistico di crescita dei massimi annuali delle precipitazioni e delle portate di piena.
Piena media annua. Stima mediante formula razionale. Leggi di probabilità pluviometriche, puntuali e regionali. Stima dei parametri nelle stazioni di misura.
Ciclo idrologico del bacino durante i fenomeni di piena. Schema cinematico e formula razionale. Tempo di corrivazione e tempo di ritardo. Coefficiente di piena (fattore di afflusso, di attenuazione e area reduction factor).
Reti di drenaggio: generalità. Fognature urbane. Schemi ad acque miste e separate. Spechi fognari (circolari, ovoidali, a cunetta, a sezioni miste). Scale di deflusso specifiche per sezioni chiuse. La similitudine idraulica.
Progetto e verifica degli spechi fognari. Vincoli funzionali. Verifica in tempo asciutto. Verifica di fognatura con acque di diversa qualità e quantità. Profili di corrente nell'ipotesi di sconnessione idraulica a monte e valle.
Materiali per condotte fognarie.
Scaricatori di piena. Soglia laterale: criteri di progetto. Verifica con il metodo di De Marchi alle differenze finite. Scaricatore a salto di fondo.
Problemi di profilo di corrente per differenti condizioni al contorno: immissione laterale concentrata; livello del serbatoio di valle variabile, salti di fondo e brusco restringimento della sezione.

Lezioni ed esami

Metodi didattici: lezioni frontali, esercitazioni in aula, elaborazione assistita dai docenti di elaborati progettuali. Gli studenti saranno invitati a illustrare e discutere in aula i propri elaborati progettuali, anche con il supporto di slideshows.
Elaborati progettuali:
1. Dimensionamento di un invaso a compenso stagionale;
2. Progetto di un acquedotto consortile
3. Progetto di una rete di drenaggio urbano
4. Progetto di una rete di distribuzione urbana
5. Analisi e mitigazione del rischio idraulico
Metodi di valutazione: La valutazione del raggiungimento degli obiettivi prefissati avverrà attraverso un colloquio orale. Nella prima fase del colloquio lo studente illustrerà gli elaborati progettuali da lui redatti, discuterà con il docente le scelte progettuali, descriverà i particolari tecnico-costruttivi e le metodologie implementate per il dimensionamento e la verifica delle opere. Nella seconda fase del colloquio lo studente esporrà alcuni degli argomenti del corso dando particolare rilievo ai presupposti scientifici e tecnici.

Testi consigliati

• G. Becciu e A. Paletti - Esercitazioni di costruzioni idrauliche - Cedam
• G. Evangelisti, Impianti Idroelettrici, Vol. 1 e 2, Ed. Patron, Bologna, 1951
• G. Ippolito, Appunti di Costruzioni Idrauliche, Nuova Ed., Liguori, Napoli, 1993
• U. Maione e U. Moisello - Elementi di statistica per l'idrologia - La Goliardica Pavese
• V. Milano, Acquedotti, Hoepli 1999.
• U. Moisello - Idrologia Tecnica - La Goliardica Pavese
• F. Rossi - Appunti di Idrologia
• F. Rossi - Appunti del corso di Costruzioni Idrauliche
• G. Supino, Le reti Idrauliche, Ed. Patron, Bologna, 1965

Contatti e Ricevimento

Email: mnpapa@unisa.it
Telefono: 089964074
Ricevimento studenti: martedì 9.30-11.30 e giovedì 9.30-11.30