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Dissesti idrogeologici: il ruolo dell’ingegnereUdine, 25 settembre 2015Il bacino di
laminazione a
Buttrio:
analisi numeriche
finalizzate allo studio
geotecnico e alla
simulazione dei fenomeni
di filtrazione sotto lo
sbarramento principale
Francesco Alessandrini
ALPE Progetti srl
società di ingegneria - Udine
F. Alessandrini 2
Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Introduzione 1
Inquadramento generale e problematiche
traversa bacino
Comune di Buttrio (UD)
F. Alessandrini 3
Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Introduzione 1
F. Alessandrini 4
Il bacino di laminazione delle piene del rio RivoloIntroduzione 1
Lo studio del problema idraulico del rio Rivolo
nasce negli anni ‘80, a seguito di una estesa
inondazione dell’abitato (1983), evento che poi
si è ripetuto con significativa criticità anche nel
1993 e 1996.
F. Alessandrini 5
Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Introduzione 1
Dal 1983, anno del primo studio, l’opera trova la sua realizzazione nel 2014.
Il bacino è caratterizzato da uno
sbarramento in c.a. (quasi
completamente interrato) lungo
circa 170m, disposto lungo la
direttrice nord-sud, che emerge
rispetto il p.c., nella zona più alta,
di 5m (6m nella zona sfioratore).
A nord si raccorda con un rilevato
arginale, lungo circa 800m e con
altezza variabile da 3m a 1.4m.
A sud si raccorda con un altro
rilevato, meno esteso (130m) e di
minore altezza.
170m
zona di scarico
F. Alessandrini 6
Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Introduzione 1
Dal punto di vista idraulico:
Volume invasabile: 81.600 m3 (fino a max 93.000 m3)
Portata laminata: 10-12 m3/s
Scarichi: 1 bocca inferiore (sempre libera), 2 bocche a quota superiore in
caso di malfunzionamento della prima, sfioratore di sicurezza
Planimetria superficie allagata
F. Alessandrini 7
Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Introduzione 1
Sezione tipo traversa
Sezione tipo traversa in
corrispondenza dello sfioratore
di sicurezza
F. Alessandrini 8
Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Modellazione numerica 2
Considerazioni generali sulla modellazione numerica ai fini progettuali:
1- tempi ridotti a disposizione nei progetti a media dimensione
2- predimensionamento con metodi semplificati
3- analisi numeriche complesse divengono il giustificativo di un progetto
già definito
4- parametri geotecnici «grezzi» e indefiniti rispetto alla precisione del
calcolo
5- parametri già definiti a priori nei modelli più semplici e poi variati
(soprattutto i parametri deformativi) nella calibrazione del modello per
adeguare i risultati all’ordine di grandezza già individuato
6- difficile procedere ad analisi di sensitività con modelli complessi
F. Alessandrini 9
Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Modellazione numerica 2
Approccio seguito per la discretizzazione del dominio:
1- orizzonte inferiore predefinito dalle condizioni geotecniche
2- spazio laterale minimo pari a 2 volte la dimensione dell’opera
3- numero minimo possibile di maglie in relazione alla velocizzazione del
calcolo ma legato alla precisione del risultato richiesto
4- geometrie delle maglie guidata dalla geometria delle opere
F. Alessandrini 10
Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Modellazione numerica 2
Modellazione numerica delle sezioni trasversali più significative per
studiare:
1- comportamento deformativo
2- moto di filtrazione con diverse soluzioni di protezione
F. Alessandrini 11
Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Modellazione numerica 2
Programma di calcolo: MIDAS GTS vers. 2011
Modello piano (2D) realizzato con elementi “plane strain”
Funzioni di forma:
F. Alessandrini 12
Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Modellazione numerica 2
Legame costitutivo:
per i terreni: Mohr-Coulomb
per il calcestruzzo: materiale elastico lineare
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Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Comportamento deformativo 3
COMPORTAMENTO DEFORMATIVO SBARRAMENTO
SENZA COLONNE IN JET-GROUTING
Fase iniziale
Scavo di
sbancamento
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Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Comportamento deformativo 3
F. Alessandrini
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Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Comportamento deformativo 3
Spostamenti verticali a partire
dalla condizione post-scavo
F. Alessandrini
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Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Comportamento deformativo 3
Spostamenti verticali alla base del muro ,
a partire dalla condizione post-scavo
-0.018
-0.016
-0.014
-0.012
-0.01
-0.008
-0.006
-0.004
-0.002
0
DY
[m
]
Rinterro Costruzione muro
F. Alessandrini
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Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Comportamento deformativo 3
COMPORTAMENTO DEFORMATIVO SBARRAMENTO
CON COLONNE IN JET-GROUTING
Spostamenti verticali a partire
dalla condizione post-scavo
F. Alessandrini
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Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Comportamento deformativo 3
Spostamenti verticali a partire
dalla condizione post-scavo
-0.007
-0.006
-0.005
-0.004
-0.003
-0.002
-0.001
0
0.001
DY
[m
]
Rinterro Costruzione muro
F. Alessandrini
-0.018
-0.016
-0.014
-0.012
-0.01
-0.008
-0.006
-0.004
-0.002
0
DY
[m
]
Rinterro Costruzione muro
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Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Comportamento deformativo 3
con colonne jet-grouting
-0.007
-0.006
-0.005
-0.004
-0.003
-0.002
-0.001
0
0.001
DY [m
]
Rinterro Costruzione muro
senza colonne jet-grouting
Confronto tra le 2 soluzioni
F. Alessandrini
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Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Moto di filtrazione 4
MOTI DI FILTRAZIONE – SEZIONE PRESSO LO SBARRAMENTO
SENZA COLONNE IN JET-GROUTING
Due analisi di
moto di
filtrazione in
condizioni
transitorie:
condizione A
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Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Moto di filtrazione 4
MOTI DI FILTRAZIONE – SEZIONE PRESSO LO SBARRAMENTO
SENZA COLONNE IN JET-GROUTING
Due analisi di
moto di
filtrazione in
condizioni
transitorie:
condizione B
+ una analisi di
moto di
filtrazione in
condizioni
stazionarie con
livello +88.1m
F. Alessandrini 22
Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Moto di filtrazione 4
velocità di filtrazione in corrispondenza della 2^
ora (max livello 87,1m) del moto tipo A
Velocità max = 7.98*10-8 m/s
se T=36000s L=3mm
F. Alessandrini 23
Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Moto di filtrazione 4
velocità di filtrazione in corrispondenza della 5^
ora (max livello 87,5m) del moto tipo B
Velocità max = 1.14*10-7 m/s
se T=36000s L=4mm
F. Alessandrini 24
Il bacino di laminazione delle piene del rio Rivolo Moto di filtrazione 4
MOTI DI FILTRAZIONE – SEZIONE PRESSO LO SBARRAMENTO
CON COLONNE IN JET-GROUTING
Pressioni totali massime nella
condizione A (sopra) e B (lato)
Moto di filtrazione assente