Metodologia per la valutazione speditiva della sicurezza di dighe a speroni e alleggerite

Nel mondo il numero di dighe a speroni (meglio identificate con il termine buttress dams) sono circa 420 e ricoprono lo 0,7% delle attuali dighe esistenti (CIGB-ICOLD). In Italia, invece, le dighe con tipologia a speroni o semplicemente alleggerite sono 37 e ricoprono circa il 7% degli sbarramenti esistenti (Registro Italiano Dighe).

L’elevata percentuale di dighe a speroni presenti nel nostro paese può essere un data set significativo per comprendere il comportamento strutturale dell’opera sia in condizioni statiche sia in condizioni dinamiche. Infatti, effettuando un’analisi semplificata di un numero ragionevole di dighe, è possibile condurre delle analisi statistiche ricercando delle correlazioni tra i vari parametri dimensionanti e valutare, successivamente, le tensioni interne e le relative condizioni strutturali.

Nel presente articolo si riporta una metodologia pseudo-statistica, ricavata attraverso uno studio storico di alcune dighe a speroni, con la quale è possibile stimare le tensioni interne alla diga e valutarne, rapidamente, la sicurezza.


banner-con-loghi-eucentre-ingenio-fondo-box.jpg

L'ingegneria sismica sta avendo un'evoluzione senza precedenti - in Italia e nel mondo - e questo comporta l'esigenza di un aggiornamento tecnico per i professionisti sempre più frequente, specialistico, affidabile. Per questo motivo EUCENTRE ed INGENIO hanno sviluppato una partnership che ha come obiettivo quello di ampliare la diffusione di approfondimenti dedicati alla Sismica. Su INGENIO sono quindi pubblicati i singoli Quaderni Tecnici dell'importante rivista "PROGETTAZIONE SISMICA" realizzata da EUCENTRE.

ps2q_cubo_1_2022-oriz.jpg


Approccio pseudo-statistico per la stima rapida delle tensioni interne di dighe a speroni e alleggerite

Negli ultimi tempi l’analisi strutturale delle dighe è stata affrontata impiegando metodi numerici sempre più sofisticati per mezzo dei quali, è possibile simulare il comportamento della diga o la sua fessurazione (Hussein et al.). Tuttavia in ambito pratico professionale, molto spesso, è necessario effettuare delle valutazioni speditive che permettono di stimare velocemente le tensioni interne a seguito, ad esempio, di un aggiornamento delle mappe sismiche e quindi dell’azione sismica attesa nel sito.

I metodi cosiddetti semplificati sono strumenti utili e necessari sia come confronto con i risultati ottenuti dai metodi numerici sia come validazione dell’analisi permettendo, al progettista, di presentare i risultati secondo il principio del “giudizio ingegneristico”. Oltre ad essere usufruibili per una valutazione strutturale in condizioni statiche, le metodologie semplificate si prestano bene anche alla stima delle tensioni in condizioni sismiche. Ad esempio, la procedura proposta in Casagrande (2018) permette di effettuare una rapida analisi e stimare la tensione interna nelle dighe alleggerite e a speroni utilizzando semplicemente dei grafici.

Oltre alle procedure basate sul concetto di semplificazione di un problema complesso, è possibile impiegare dei metodi ibridi che considerando anche la ben nota teoria della statistica. In questo articolo si presenta una procedura rapida pseudo-statistica per la stima della tensione interna di dighe alleggerite e a speroni basata proprio sulla statistica dei dati messi a disposizione dal Gruppo di Lavoro ITCOLD (Gruppo di Lavoro, 2017).

Metodologia di analisi

Dalle singole schede compilate dai gestori degli impianti partecipanti al G.d.L. ITCOLD (Gruppo di Lavoro, 2017), sono state estratte le caratteristiche di tredici sbarramenti tipo: cinque dighe a speroni pieni e otto dighe a speroni cavi. La scelta delle dighe è stata effettuata in funzione sia della mole di dati a disposizione sia dei dati geometrici che potevano essere, in qualche modo, parametrizzabili e utilizzati ai fini statistici.

I dati, preventivamente catalogati secondo uno schema piuttosto semplice, sono stati completati con alcune variabili fondamentali. Di fatto, avendo a disposizione lo schema della sezione di base, è stato possibile ricavare agevolmente la superficie della stessa, i moduli di inerzia e di resistenza, nonché stimare lo spessore equivalente seq rappresentativo dellasezione. La scelta di introdurre uno spessore equivalente permette, infatti, di ricondurre un’impronta irregolare in una formapiù consona e facilmente trattabile nella metodologia adottata.

Il procedimento di simulazione ha previsto un’analisi semplificata dello sperone tipo allo stato limite ultimo (S.L.U.) A tal proposito, sono state investigate sia le condizioni statiche sia le condizioni sismiche con le reali accelerazioni attese al sito – in accordo ai dettami del D.M. 17/01/2018 (NTC2018) – considerando, per semplicità, un suolo in categoria “A”.

Le valutazioni statiche sono state condotte per singoli casi di carico, tra i quali, sono stati ricompresi il peso proprio, la spinta idrostatica e la spinta dovuta alle sottopressioni. Generalmente, quest’ultimi, risultano di difficile valutazione per le dighe alleggerite e a speroni, in quanto:

  • l’impronta degli elementi risulta per lo più articolata e irregolare per cui il campo di pressioni non è di immediata valutazione come per le dighe a gravità;
  • la pressione può presentare sia una componente nulla nel contorno esterno sia una componente diversa da zero nella porzione cava.

...CONTINUA

 


Per leggere l'articolo nella sua versione integrale e in formato scaricabile e stampabile

 Clicca questo Link e vai alla pagina di EUCENTRE.


Consulta tutti i quaderni tecnici di Progettazione Sismica 2021.