5. ANALISI STATICHE
5.5. SPINTA DEL GHIACCIO
In conformità alle norme vigenti è stata considerata una spinta orizzontale per effetto del ghiaccio corrispondente alla pressione di 150 kPa.
Lo spessore della lastra di ghiaccio viene considerato pari a 0,80 m, massimo valore di punta osservato durante la vita dello sbarramento.
La spinta unitaria del ghiaccio risulta pari a:
m kN h p Sg g g 1500,80120 / dove: g
p è la pressione esercitata dal ghiaccio sul paramento, assunta pari a 150 kPa;
g
h è l’altezza della proiezione verticale della superficie di contatto tra la lastra che si prevede possa formarsi ed il paramento superiore a 20 cm.
Tale risultante è stata applicata considerando il ghiaccio alla quota di massimo invaso, coincidente con la quota massima di regolazione.
Non viene considerata la possibilità di un’azione spingente del ghiaccio da valle per l’esistenza di un impianto di sgelamento, predisposto dall’A2A., che fa ricorso all’irrorazione delle formazioni di ghiaccio in grado di realizzarsi nei vani degli speroni con acqua sorgiva a temperatura leggermente superiore allo zero.
5.6.
SOTTOSPINTA
Ai fini delle verifiche di stabilità allo scorrimento, è necessario tenere in conto una sottospinta agente nelle sezioni di fondazione e di ripresa dei getti, definita come risultante delle sottopressioni idriche agenti sulle sezioni stesse con distribuzione convenzionale. Sia per i tronchi a gravità massiccia, sia per lo sperone di massima altezza la sottospinta viene calcolata considerando le sottopressioni agenti su tutta la sezione di verifica.
La sottospinta è dovuta ai fenomeni di infiltrazione dell'acqua da monte a valle della struttura, non solo nel terreno sotto la fondazione, ma anche all'interno dell'ammasso murario che non può mai considerarsi assolutamente impermeabile. Tale situazione può creare problemi in quanto la struttura in esame lavora a gravità: infatti, la spinta data dalle sottopressioni diminuisce il peso del corpo diga.
Per l'attenuazione dell'entità del fenomeno, la normativa prescrive la costruzione di opportuni drenaggi in vicinanza del paramento di monte per tutta la lunghezza del concio fino alla sezione di fondazione. In corrispondenza di tali drenaggi si ha una riduzione delle sottopressioni (Figura 5.1).
Le PAN prescrivono che per le dighe di calcestruzzo le sottospinte dovute alle pressioni interstiziali devono essere valutate in corrispondenza delle discontinuità (superficie e ammasso di fondazione, riprese di getto) e in particolare in ogni altra superficie tracciata nel corpo diga e/o nel terreno di fondazione in funzione dei dispositivi di drenaggio [3].
Per il diagramma delle sottopressioni si considera una situazione convenzionale lineare, definita dal Regolamento Dighe, il quale autorizza ad utilizzare un valore delle sottopressioni a livello delle canne di drenaggio pari a 0,30,5. In ogni caso la pressione lungo la linea dei drenaggi non è mai da assumere inferiore alla pressione idrostatica di valle, aumentata di 0,35 volte la differenza tra la pressione idrostatica di monte e quella di valle.
A causa della presenza di un invaso anche a valle, per la diga di San Giacomo il valore delle sottopressioni non sarà nullo in corrispondenza del paramento di valle, quindi si avrà un cambiamento di pendenza nei due tratti separati dalle canne di drenaggio. Si è scelto un coefficiente 0,4, in modo da rispettare la limitazione definita precedentemente (0,40,35).
Figura 5.9 – Andamento delle sottopressioni in prossimità della sezione di base
Le risultanti delle sottopressioni agenti sulla sezione di base possono essere determinate mediante le seguenti formule (Figura 5.9):
1 2 2
1 1 (h h ) h L S w
2 1 1 2
1 2 2 1 L h h h h S w 2 2 3 h L S w 2 2 1 4 ( ) 2 1 h h L S w dove: w è il peso per unità di volume dell’acqua;
è il coefficiente di riduzione delle sottopressioni in prossimità dei drenaggi;
1
h è l’affondamento della sezione considerata (fondazione) rispetto alla quota di massimo invaso a monte (1949,00 m s.l.m.);
2
h è la distanza della sezione considerata (fondazione) rispetto alla quota di massimo invaso a valle (1901,00 m s.l.m.);
1
L è l’estensione del tratto compreso tra il paramento di monte e i drenaggi;
2
L è l’estensione del tratto compreso tra i drenaggi e il paramento di valle.
Nelle tabelle seguenti vengono riportati i valori dei parametri appena definiti: PARAMETRO VALORE UNITÀ DI MISURA W 10 kN/m3 Coefficiente drenaggi 0,4 - 1 h 81 m 2 h 33 m 1 L 7,5 m 2 L 55,66 m
Tabella 5.8 – Parametri necessari per la determinazione delle sottopressioni agenti sulla sezione di fondazione
POSIZIONE PRESSIONE UNITÀ DI MISURA
Monte 810 kN/m2
Valle 330 kN/m2
Drenaggi 522 kN/m2
RISULTANTE VALORE X Y [-] [kN/m] [m] [m] S1 3915,00 0 3,75 S2 8015,04 0 2,50 S3 18367,80 0 35,33 S4 5343,36 0 26,05
Tabella 5.10 – Valori delle risultanti delle sottopressioni e coordinate dei loro punti di applicazione
Figura 5.10 – Risultanti delle sottopressioni agenti sulla sezione di fondazione
A seguito degli interventi di manutenzione, nel 2003 sono state disposte nuove canne di drenaggio anche nelle code degli speroni verso valle, in modo da ridurre ulteriormente la sottopressione agente su ciascuna sezione critica degli stessi (in prossimità di essi si utilizza un coefficiente di riduzione pari a 0,5).
Per questo motivo nelle verifiche di sicurezza sono stati utilizzati i valori di sottopressione ottenuti tenendo in conto anche questi nuovi sistemi di drenaggio, oltre a quelli definiti precedentemente (presenti nella testa degli speroni) [17,26].
Figura 5.11 – Modello di progetto della sottospinta
S1
S2
S3 S4
Il nuovo modello progettuale di distribuzione della sottospinta (Figura 5.11 e Figura 5.12) è caratterizzato dunque da:
- sottopressioni massime PM e PV , corrispondenti ai livelli degli invasi ai bordi di monte e di valle della fondazione;
- sottopressioni ridotte da normativa all’intersezione tra l’asse dello sperone e lo schermo di drenaggio di monte;
- sottopressioni ridotte a 0,5PV in corrispondenza del punto terminale dei gambi degli speroni, ove le code si collegano fra loro a delimitare i vani interni (dove è stato disposto il nuovo sistema di drenaggio);
- sottopressioni nulle al perimetro dei vani interni.
Rispetto a quanto emerso dalle analisi, l’assunzione di 0,5PV si è dimostrata conservativa alle differenze finite svolte ad integrazione del progetto esecutivo. Tale analisi è basata sull’ipotesi di un ammasso di fondazione omogeneo ed isotropo e tiene conto anche della presenza del cunicolo esplorativo in roccia disposto longitudinalmente lungo lo sviluppo della struttura, mediamente 15 m sotto il piano di fondazione degli speroni [17].
Nelle sezioni che verranno utilizzate nel paragrafo successivo per le verifiche, le sottopressioni assumono i seguenti valori:
Invaso da monte: SEZIONI SOTTOSPINTA [m s.l.m.] [kN/m] 1939,28 6708,70 1922,00 22132,60 1902,00 50367,52 1892,00 68888,80 1878,20 105882,67 1868,00 137968,25
Tabella 5.11 – Sottospinta nelle sezioni di verifica nel caso di invaso a monte
Invaso da monte e controinvaso da valle:
SEZIONI [m s.l.m.] SOTTOSPINTA [m s.l.m.] [kN/m] 1939,28 6708,70 1922,00 22132,60 1902,00 50367,52 1892,00 77450,92 1878,20 142996,39 1868,00 199505,36