Effetti tridimensionali
sulla sicurezza delle dighe a gravità
G. Ruggeri
DIGHE A GRAVITÀ
• SICUREZZA A SCORRIMENTO - sottopressioni (2004)
• EFFETTI 3D
• Normalmente trascurati in progetto nuove dighe
• L’attenta considerazione di tali effetti diventa naturale
nelle verifiche delle dighe esistenti
CDSA: “For dams in relatively narrow canyons …beneficial 3D
effects could be present. If they are demonstrable, the 2D
sliding factors are not true indicators of stability”.
Evidenti per dighe ad asse arcuato
Evidenti per dighe ad asse arcuato
Ma non basta l’asse arcuato
•
Caratteristiche morfologiche - geomeccaniche
della fondazione
•
Giunti di costruzione
Giunti di costruzione
• Radiali! E poi: apertura costruttiva, trattamenti,
“sagomature”, …
Giunti di costruzione
• Radiali! apertura costruttiva, trattamenti, “sagomature”, …
• Deformazioni, effetti torsionali, comportamenti espansivi,…
• Vi sono dighe senza giunti
(535.34)
Informazioni dal comportamento reale
• Misure
– Spostamenti e deformazioni globali
– Misure/osservazioni ai giunti
Informazioni dal comportamento reale
Indagini - prove
• Prove di vibrazione forzata
Primo modo proprio
Secondo modo proprio
• Analisi strutturali – dighe asse arcuato
• Analisi 3D: Diverse incertezze.
Specifica competenza specialistica
Matura esperienza ingegneristica
• Prova sperimentale su modello (fonte: Ismes)
Dighe arcuate - Approccio all’equilibrio limite
Estensione al 3D del semplice criterio 2D “T/N”
• Fondazione: vincolo elastico monolatero
• Rapporto tra forze normali e tangenziali: ‘f’ (uniforme)
Equilibrio globale intero corpo diga (“corpo rigido)
Dighe arcuate - Approccio all’equilibrio limite
Estensione al 3D del semplice criterio 2D “T/N”
• Fondazione: vincolo elastico monolatero
• Rapporto tra forze normali e tangenziali: ‘f’ (uniforme)
Equilibrio globale dell’intero corpo diga (“corpo rigido)
• 6 equaz. equilibrio  reazioni su superficie diga-fondaz.
• Accettabilità della soluzione: accettabilità di ‘f’ e delle
forze di reazione
Dighe arcuate - Approccio all’equilibrio limite
Estensione al 3D del semplice criterio 2D “T/N”
• Fondazione: vincolo elastico monolatero
• Rapporto tra forze normali e tangenziali: ‘f’ (uniforme)
Equilibrio globale dell’intero corpo diga (“corpo rigido)
• 6 equaz. equilibrio  reazioni su superficie diga-fondaz.
• Accettabilità della soluzione: accettabilità di ‘f’ e delle
forze di reazione
Dopo l “intero corpo diga” : Equilibrio di porzioni
(conci, concio, parti concio)
Applicato a un concio 2D: classica verifica T/N
Dighe arcuate - Analisi tensio-deformative
• 7o ICOLD Benchmark Workshop (2003)
Dighe arcuate - Analisi tensio-deformative
• 7o ICOLD Benchmark Workshop (2003)
• Differenti modelli costititutivi per i materiali, lineari e
non lineari
• Modelli “giunto” per l’interfaccia diga-roccia
• Moltiplicatori “di collasso” calcolati:
nel ristretto intervallo 1.18-1.33 (!)
Autore
Kh Load factor
1
Kh = 1.33
2
Spostamento non definito
Kh = 1.18 - 1.21
Spostamento > 10 mm
3
Kh = 1.3
Spostamento > 25 mm
4
5
Kh = 1.2
Spostamento = 2.4 mm
Kh = 1.28
Spostamento = 13mm
6
Kh=1.27
Spostamento = 4mm
SEZIONE 2D - 5O ICOLD Benchmark Workshop (1999)
Osservazioni:
• Forte dispersione dei risultati. Esaminare lo stato limite di
scorrimento è risultato numericamente molto impegnativo.
• Risultati pesantemente influenzati dalla “meshing strategy”.
• Varie procedure ad hoc usate per la riproduzione delle
sottopressioni, con pesante influenza sui risultati.
• Influenza della sequenza di carico sulla dispersione dei risultati
• “The results indicate that several computational
and theoretical aspects need to be clarified,
to confidently arrive at a robust solution”
Analisi strutturali – Dighe ad asse rettilineo
… in valli strette
• Aspetto investigato da molto
• Studi parametrici - lineari - anni ‘70
(Campbell-Zienkiewicz).
Non solo E.F.:
“Hidden Arches” (Herzog 1989)
Non solo E.F.:
“Hidden Arches” (Herzog 1989)
• Esempio applicativo: Grand Dixence
• Schema “archi-mensole” (archi “tension-free”)
Analisi strutturali – Dighe ad asse rettilineo
• Diga di Soda
• Analisi 2D: Risultati negativi  necessità di
interventi di stabilizzazione
• Valle stretta, giunti sagomati e iniettati  Analisi
tenendo conto degli effetti 3D
Crest deflection
(1): 2D, uncracked base
(2): 3D, uncracked base
(3): 3D, cracked base
Analisi strutturali – Dighe ad asse rettilineo
• Diga di Soda
• Analisi 2D: Risultati negativi  necessità di
interventi di stabilizzazione
• Valle stretta, giunti sagomati e iniettati  Analisi
tenendo conto degli effetti 3D
• Compatibilità con i richiesti criteri di sicurezza
Carichi statici
2D
T/N =
Carichi statici e sismici
2D
(sperone
isolato)
3D
(sperone
isolato)
3D
0,63
0,53
0,73
0,61
ICOLD – European Club
• Working Group “Sliding Safety Assessment
for Existing Gravity Dams”
“Rapporto Finale” (2004)
Sito web: http://cnpgb.inag.pt/icoldClub