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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DIGENOVA

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile e Ambientale

PROBLEMATICHE NORMATIVE SULLA PROGETTAZIONE DI DIGHE A PARETE

Laureando: STV (GN) GIOVANNI LADISA

RELATORE: Prof. Giovanni BESIOCORRELATORE: Prof. Laura LANDO’ REBAUDENGO

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Oggetto della tesi

• Dighe a parete verticale

• Norme Tecniche

• Verifica a scorrimento di una diga esistente

• La futura diga foranea di Genova

• Osservazioni conclusive

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DIGHE A PARETE

CASSONE

• La larghezza va determinata imponendo la condizione di stabilità all’azione dell’onda

• Altezza fuori acqua è di circa 1 metro

• La lunghezza è di solito pari o superiore al doppio dell’altezza

• Trasportato in galleggiamento

• Viene affondato per riempimento

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DIGHE A PARETE

IMBASAMENTO

• Costituito da materiale di cava

• Garantisce un piano di posa regolare

• Distribuisce le pressioni esercitate dal fusto della diga

MASSI

• Proteggono dall’azione erosiva del mare

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DIGHE A PARETE

Scorrimento relativo tra cassone e imbasamento

Ribaltamento – Cedimento dell’imbasamento

Verifiche di stabilità

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DIGHE A PARETEVerifiche di stabilità

Cedimento del terreno sottostante la diga e scorrimento lungo superfici di scorrimento

Schiacciamento dell’imbasamento

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AZIONI AGENTI

• PB è la spinta di Archimede

• W è il peso del cassoneAzioni Permanenti

Azioni Variabili • Pu è la sottospinta

• PH è la forza orizzontale del moto ondoso

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APPROCCI DI VERIFICA

PER LA VERIFICA DELLE COSTRUZIONI MARITTIME LA TENDENZA E’ DI REDIGERE NORMATIVE BASATE SU METODI SEMIPROBABILISTICI E DI AGGIORNARE QUINDI LE ORMAI SUPERATE ISTRUZIONI FONDATE SU

CONCETTI DETERMINISTICI

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APPROCCI DI VERIFICA

DETERMINISTICIo di LIVELLO 0

PROBABILISTICI o di LIVELLO 1

• 𝑅𝑅𝑆𝑆

> 𝐶𝐶𝑆𝑆

• CS comprensivo di tutte le incertezze

• R, S valori nominali

• 𝐸𝐸𝑑𝑑 ≤ 𝑅𝑅𝑑𝑑

• 𝐸𝐸𝑑𝑑 = 𝐸𝐸 𝛾𝛾𝐹𝐹𝐹𝐹𝑘𝑘; 𝑋𝑋𝑘𝑘𝛾𝛾𝑀𝑀

;𝑎𝑎𝑑𝑑 ; 𝑅𝑅𝑑𝑑 = 1𝛾𝛾𝑅𝑅𝑅𝑅 𝛾𝛾𝐹𝐹𝐹𝐹𝑘𝑘; 𝑋𝑋𝑘𝑘

𝛾𝛾𝑀𝑀; 𝑎𝑎𝑑𝑑

• Rk, Sk valori caratteristici

• Coefficienti parziali dipendono dalle incertezzedelle singole variabili

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QUADRO NORMATIVO ITALIANO

NORMATIVA TECNICA DELLE COSTRUZIONI DEL 2008

Riferimento per il progetto e la verifica di opere civili

• Approccio semiprobabilistico ai coefficienti parziali

• NON TRATTA NELLO SPECIFICO DI OPERE MARITTIME

CI SI TROVA A DOVER ADEGUARE ALLE COSTRUZIONI MARITTIME PROCEDURE VALIDE PER ALTRE TIPOLOGIE DI OPERE CIVILI COME I MURI DI SOSTEGNO


QUADRO NORMATIVO ITALIANO

Istruzioni tecniche per la progettazione delle dighe marittime del ‘96

• Approccio deterministico ai coefficienti globali

• Forniscono relazione per la determinazione delle azioni esercitate dal moto ondoso


RIFERIMENTI NORMATIVI INTERNAZIONALI

INTERNATIONAL NAVIGATION ASSOCIATION (PIANC 2001)


• I coefficienti parziali sono associati ad una assegnata «Probabilità di failure»

• Forniscono le relazioni per la determinazione delle azioni esercitate dal moto ondoso (Modello di Goda)

Breakwater with Vertical and Inclined Concrete Walls


RIFERIMENTI NORMATIVI INTERNAZIONALI

TECHNICAL STANDARDS AND COMMENTARIES FOR PORT AND FACILITIES IN JAPAN (2009)


• I coefficienti parziali sono associati ad una probabilità di failure pari a 8,7 · 10−3

• Forniscono le relazioni per la determinazione delle azioni esercitate dal moto ondoso (Modello di Goda)

Le norme giapponesi trattano nel dettaglio TUTTE le opere e infrastrutture portuali


CASO DI STUDIO: DIGA DI VOLTRI


CASO DI STUDIO: DIGA DI VOLTRI

DIMENSIONI:

• Profondità di installazione: 30 m

• Altezza imbasamento: 10 m

• Larghezza del cassone B: 18,5 m

CARATTERISTICHE ONDA DI PROGETTO

• Altezza d’onda caratteristica: 6,4 m

• Periodo: 12,6 s

• Lunghezza: 193,6 m


AZIONI CONSIDERATEModello di Goda

𝒑𝒑𝟏𝟏 = 𝟎𝟎.𝟓𝟓(𝟏𝟏 + 𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄)(𝜶𝜶𝟏𝟏 + 𝜶𝜶𝟐𝟐𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝟐𝟐𝒄𝒄)𝜸𝜸𝜸𝜸

𝒑𝒑𝟑𝟑 = 𝜶𝜶𝟑𝟑𝒑𝒑𝟏𝟏

𝒑𝒑𝟐𝟐 = 𝒑𝒑𝟏𝟏𝜼𝜼∗ − 𝒉𝒉𝒄𝒄𝜼𝜼∗

𝒑𝒑𝟒𝟒 = 𝟎𝟎.𝟓𝟓(𝟏𝟏 + 𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄)𝜶𝜶𝟏𝟏𝜶𝜶𝟑𝟑𝜸𝜸𝜸𝜸

𝜼𝜼∗ = 𝟎𝟎.𝟕𝟕𝟓𝟓(𝟏𝟏+ 𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄)𝜸𝜸 𝜶𝜶𝟑𝟑 = 𝟏𝟏 −𝒉𝒉′𝒉𝒉

𝟏𝟏 −𝟏𝟏

𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒉𝒉𝒌𝒌𝒉𝒉

𝟐𝟐

𝜶𝜶𝟏𝟏 = 𝟎𝟎.𝟔𝟔 + 𝟎𝟎.𝟓𝟓𝟐𝟐𝒌𝒌𝒉𝒉

𝒄𝒄𝒔𝒔𝒔𝒔𝒉𝒉𝟐𝟐𝒌𝒌𝒉𝒉

𝟐𝟐𝜸𝜸 = 𝒎𝒎𝒔𝒔𝒔𝒔 𝟏𝟏.𝟖𝟖𝜸𝜸𝒄𝒄; 𝜸𝜸𝒇𝒇

𝜶𝜶𝟐𝟐 = 𝒎𝒎𝒔𝒔𝒔𝒔𝒉𝒉𝒃𝒃 − 𝒅𝒅𝟑𝟑𝒉𝒉𝒃𝒃

𝜸𝜸𝒅𝒅

𝟐𝟐;𝟐𝟐𝒅𝒅𝜸𝜸 𝜸𝜸𝒇𝒇 = 𝟎𝟎.𝟏𝟏𝟖𝟖

𝒈𝒈𝑻𝑻𝟐𝟐

𝟐𝟐𝟐𝟐𝟏𝟏 − 𝒆𝒆

𝟑𝟑𝟐𝟐𝟐𝟐𝒉𝒉𝒃𝒃𝒈𝒈𝑻𝑻𝟐𝟐 𝟏𝟏+𝟏𝟏𝟓𝟓 𝒕𝒕𝒕𝒕𝒔𝒔 𝝑𝝑 ⁄𝟒𝟒 𝟑𝟑


Verifica a scorrimento dell’opera esistente

1,44

0,74 0,75 0,80 0,840,97 1,00

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

IT96 NTC 2008 GEO, EQU

PIANC PF=0,05

PIANC PF=0,10

NTC 2008 GEO

PIANC PF=0,20

JAPAN

R/S

Normative esaminate


Condizioni progettuali per l’opera esistente

18,5 18,5 19,522,5 23,5

25,5 26

0

5

10

15

20

25

30

IT96 JAPAN PIANC PF=0.20

NTC 2008 GEO

PIANC PF=0.10

PIANC PF=0.05

NTC EQU, GEO

B: l

argh

ezza

del

cas

sone

[m]


La futura diga di GENOVA


• Profondità fondale fino a 45 m

• Altezza imbasamento: 15 m

• Altezza del cassone: 31 metri

• Altezza d’onda di progetto: 7 m




• Dimensioni dei setti interni: 0,2 m

• Dimensioni setti esterni: 0,8 m

• Altezza del muro paraonde: 6 m

• Altezza dell’intera sovrastruttura: 9 m


PROBLEMATICHE RELATIVE ALLA PROGETTAZIONE SU ALTE PROFONDITA

• STABILITA’ AL RIBALTAMENTO

• STABILITA’AL GALLEGGIAMENTO INIZIALE per la fase di trasporto



La futura diga di Genova

16,5 17,5 17,520

21,5 22

0

5

10

15

20

25

PIANC PF=0,20

IT96 JAPAN PIANC PF=0,10

PIANC PF=0,05

NTC 2008

B: l

argh

ezza

del

cas

sone

[m]

STABILITA’ DEL CASSONE ALLO SCORRIMENTO


La futura diga di GenovaSTABILITA’ DEL CASSONE AL RIBALTAMENTO

17,5

22 2224,5 25 26

0

5

10

15

20

25

30

JAPAN IT96 NTC 2008 PIANC PF=0,40

PIANC PF=0,20

PIANC PF=0,10

B: l

argh

ezza

del

cass

one

[m]


La futura diga di GenovaCONFRONTO DEI RISULTATI DEL PROPOZIONAMENTO NEI CONFRONTI DELLA

STABILITÀ ALLO SCORRIMENTO E AL RIBALTAMENTO

17,5 17,5

22 21,520

16,5

22

17,5

2326 25 24,5

IT96 JAPAN NTC 2008 PIANC PF=0,05

PIANC PF=0,10

PIANC PF=0,20B

: Lar

ghez

za d

el c

asso

ne [m

]

STABILITA' ALLO SCORRIMENTO STABILITA' AL RIBALTAMENTO


Stabilità al galleggiamento in trasporto

L’altezza metacentrica del cassone vuoto risulta negativa

EQUILIBRIO INIZIALE E’ INSTABILE

Necessità di zavorramentocon CIRCA 1200 t DI SABBIA

GM = 18 cm


CONCLUSIONI

• LA VERIFICA DI STABILITA’ A SCORRIMENTO SU PROFONDITA’ STANDARD E’ CONDIZIONANTE SULLA SCELTA DELLA LARGHEZZA DEL CASSONE

• LE NORMATIVE ITALIANE RISULTANO TROPPO ONEROSE

• SU ALTE PROFONDITA’ IL RIBALTAMENTO RISULTA DIMENSIONANTE LE DIMENSIONI DEL CASSONE

• LE NORMATIVE ITALIANE IN QUESTO CASO RISULTANO IN LINEA CON I RIFERIMENTI INTERNAZIONALI

• NELLE NTC DEL 2008 NON SONO TRATTATE LE COSTRUZIONI MARITTIME


CONCLUSIONI

SI AUSPICA CHE NEL PROSSIMO FUTURO LE NORMATIVE TECNICHE ITALIANE VENGANO INTEGRATE ANCHE PER LE DIGHE MARITTIME PRENDENDO COME LINEA GUIDA

QUELLE GIAPPONESI


Fine della presentazione

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