CALCOLI IDRAULICI

DRENAGGIO DELLA PIATTAFORMA STRADALE Premesse

La rete per l’evacuazione delle acque meteoriche dal corpo stradale, viene progettata in maniera da captare la totalità delle acque piovane che cadono all’interno della carreggiata. In sostanza la rete è costituita da un insieme di cunette laterali, situate ai bordi della car reggiata, che intercettano le acque piovane e che vengono convogliate nei tombini o per di spersione vengono scaricate nelle scarpate laterali, attraverso anche dei fori realizzati nei muri di sostegno. Gli elementi che costituiscono la rete sono quindi solamente le cunette laterali alla carreg giate e tombini in coincidenza degli impluvi, che scaricano direttamente e indirettamente in acque pubbliche.

Stima della portata di deflusso dalla carreggiata

Per il calcolo della portata da allontanare dalla strada, e quindi della portata che la rete de ve essere in grado di recepire, si è proceduto innanzitutto con l’analisi delle intensità di precipitazione, nella stazione di Chiaramonte Gulfi, ricavando i dati relativi alle curve di probabilità pluviometrica per i diversi tempi di ritorno associati. Da tale analisi, si è ottenu ta una precipitazione di massima intensità di durata oraria, per un tempo di ritorno T

r =

100 anni, avente altezza h = 74,3 mm. Dai rilievi condotti in campo e dall’analisi delle curve di livello e del profilo altimetrico della strada, si è inoltre ricavata la superficie di riferimento per il calcolo della portata da smaltire, che nel tratto più lungo la superficie di raccolta della strada risulta pari a circa 3000 m 2 . Nel dettaglio, si è considerata, in ipotesi di sicurezza, la superficie relativa a tutto il nastro stradale a monte della sezione di studio, fino al cambio di pendenza. In particolare tutte le superfici computate sono state considerate con coefficiente di deflusso unitario, ammettendo cioè, in evidente ipotesi di sicurezza, che tutta l’acqua ricadente su di esse confluisca nella canalizzazione di smaltimento in progetto, senza considerare la diminu zione dovuta a dispersione e infiltrazione. Da quanto sopra riportato si ricava:

⋅

3600 ⋅

= 3000 ⋅ 74 3600 ⋅ 1 .

3 = 61 , 9

≅ 0 , 062

3 /

Questa si può assumere, a favore della sicurezza, come la portata massima che devono intercettare i punti di captazione sulla carreggiata.

Dimensionamento delle cunette

Il calcolo idraulico delle cunette si può svolgere utilizzando le formule di moto uniforme con riferimento alla portata Q che compete alla sezione terminale del tratto compreso tra due punti di captazione della portata. La portata massima Qc transitante nella cunetta potrà essere calcolata con la formula di Gauckler-Strickler, assumendo: • • • • A = b Rh = b j / 2 i = pendenza longitudinale media della strada

= 2 j / 2 : area liquida nella cunetta

⋅

2 / 3 ⋅

1/ 2 ⋅ A portata calcolata con la formula di Gauckler-Strickler dove “b” è la larghezza della cunetta e “j” la sua pendenza trasversale

Schema idraulico delle cunette

La portata “ Qc” calcolata in questo modo dovrà essere maggiore o uguale alla portata “Q” che defluisce dalla carreggiata. Assumendo: • • • • Ks = 80 m j = 0.13; i = 0.03; 1/3 b = 0.75 m; s -1 ; si ottiene 2

Qc = 67.61 l/s che risulta maggiore della portata Q=61.91 l/s. La cunetta, quindi, dovrà avere una larghezza minima di 0.75 m, ed una pendenza trasver sale pari al 13 %.

DISPERSIONE NEL TERRENO DELLE ACQUE METERORICHE MEDIANTE TRINCEA DRENANTE

Il criterio di dimensionamento di tutti i sistemi d'infiltrazione va eseguito confrontando le portate in arrivo al sistema, con la capacità d'infiltrazione del terreno, tale confronto può essere espresso con la seguente equazione di continuità, che rappresenta il bilancio delle portate entranti e uscenti per il mezzo filtrante. Per quanto riguarda i metodi di determinazione dell’idrogramma di piena, e quindi della portata Qp, si fa riferimento in genere a un tempo di ritorno di 2 anni; nei casi in cui si te mano pesanti conseguenze di eventuali allagamenti, si può giungere a tempi di ritorno an che di 5 - 10 anni [Jonason, 1984]. Ulteriore parametro da fissare è la durata dell'evento di pioggia, che assume notevole importanza in tutti quei casi in cui entra in gioco la capacità d'invaso del sistema d'infiltrazione. In linea di massima vanno scelte brevi durate (da 10 minuti a 1 ora), e quindi elevate intensità di pioggia, nel caso di suoli molto permeabili, e al contrario lunghe durate (da qualche ora a 1 giorno), e quindi basse intensità di pioggia, nel caso di suoli con permeabilità modesta [Jonason, 1984]. La superficie d'infiltrazione può essere stimata in prima approssimazione con la legge di Darcy:

portata influente [m³/s]; cadente piezometrica [m/m]; Qf =KJA con: permeabilità (o coefficiente di permeabilità) [m/s]; superficie netta d'infiltrazione [m²] In Tabella sono riportati i valori di K per alcuni suoli tipici [Francani, 1988]. Al fine di te ner conto che gli strati di terreno in questione si trovano spesso in condizioni insature, è opportuno ridurre del 50% il valore della permeabilità che compare nella legge di Darcy [Sieker, 1984]. La cadente piezometrica J può essere posta pari a 1 qualora il tirante idrico 3

sulla superficie filtrante sia trascurabile rispetto all'altezza della strato filtrante e la superfi cie della falda sia convenientemente al di sotto del fondo disperdente. Permeabilità di alcuni suoli tipici Tipo di suolo ciottoli, ghiaia (senza elementi fini) sabbia, sabbia e ghiaia sabbia fine, limo, argilla con limo e sabbia argilla omogenea K > 10 -2 10 -2 + 10 -5 10 -5 + 10 -9 10 -9 +10 -11 Permeabilità elevata buona cattiva impermeabile L’equazione di continuità può essere risolta per passi, fissando un intervallo temporale di risoluzione (ad esempio 10 minuti). Per qualunque sistema d'infiltrazione dotato di accumulo, occorre verificare che lo svuota mento, dopo la fine dell'evento piovoso, avvenga in un tempo non maggiore di quello me dio stimato fra due eventi successivi (di solito si garantisce un tempo di svuotamento non superiore a 4 giorni). Nel caso i esame dai dati delle intensità di precipitazione raccolte nella stazione di Chiara monte Gulfi, si può ricavare portata d'infiltrazione: A =KJ/Qp m 2 considerando

K =

0.062 m³/s; 10 -2 m/s; J = 23/500.00 = 0.046 m/m; considerando una superficie di raccolta della strada di 4.457 mq. la superficie netta d'infiltrazione risulta pari a 200 mq. Il presente valore risulta a vantaggio di sicurezza avendo considerato nel calcolo della por tata di influenza, la precipitazione di massima intensità di durata oraria, per un tempo di ri torno Tr = 100 anni. La trincea drenante da realizzare per garantire lo smaltimento delle acque per dispersio ne, fissata la larghezza di drenaggio pari a 0.80 m, dovrà avere una lunghezza minima di 250 ml. 4

CONCLUSIONI

Le portate di progetto assunte per le elaborazioni effettuate corrispondono a buone condi zioni di sicurezza, poiché si è fatto riferimento ad un valore del tempo di ritorno piuttosto alto (Tr = 100 anni). I terreni, come si evince della relazione geologica, sono caratterizzati da depositi incoerenti o pseudo-coerenti riferibili alle alluvioni recenti ed attuali, nonché ai coni di detrito, carat terizzati da una permeabilità di grado medio. Per quanta riguarda lo smaltimento delle acque meteoriche, è stata prevista la realizzazione di canali di raccolta ai lati della strada, che convogliano le acque meteoriche nei tombini esistenti o previsti da realizzare nelle incisioni naturali esistenti. Inoltre le acque nei tratti a valle della strada vengono smaltite direttamente nelle scarpate laterali, per dispersione na turale nei terreni a valle della strada. Nel primo tratto di strada dove non c’è la presenza di alcuno impluvio per il convogliamento delle acque della strada, è stata prevista la realizza zione di una trincea drenate, in modo da smaltire le acque meteoriche nei terreni sottostanti il piano stradale. Infine non si prevedono fenomeni di ruscellamento allo sbocco dei tombini, in quanto le acque raccolte vengono smaltite gradualmente lungo il tracciato stradale e di conseguenza la quantità convogliata nei tombini risulta di modesta entità. 5