All. 11/1 - Comune di Santo Stefano Lodigiano

Dott. Ing. GIUSEPPE BERGOMI
Studio Tecnico
Ordine degli Ingegneri della Provincia di Lodi n. 111
26900 LODI – Via P. Gorini, 12
Tel. 370-3187999
e-mail [email protected]
e-mail PEC [email protected]
Comune di Santo Stefano Lodigiano
Provincia di Lodi
Piano di Lottizzazione PL1
Committente: LUIGI GRUPPI
PROGETTO
DELLA RETE FOGNARIA
ACQUE BIANCHE
Lodi, 12/05/2016
Il Professionista
Ing. Giuseppe Bergomi
1) PREMESSE
La presente relazione riguarda il progetto delle fognature della rete delle acque bianche facenti parte
delle opere di urbanizzazione di un nuovo comparto di lottizzazione PL1 adibito a zona
residenziale, nel Comune di Santo Stefano Lodigiano (LO).
Fognature acque bianche: per la raccolta e lo smaltimento delle acque meteoriche di dilavamento
provenienti dalla rete di drenaggio delle superfici impermeabilizzate di urbanizzazione, quali strade,
parcheggi, marciapiedi, piste ciclabili, ecc...
Per il recapito delle acque bianche, una piccola parte verrà convogliata nella fognatura comunale in
via Santa Maria, in questo caso si potrà scaricare solo 20 l
sec⋅ ha
, mentre per la maggior parte
verrà convogliata in pozzi perdenti di diametro interno 150 cm e un'altezza di 200 cm (vedasi
relazione di calcolo), realizzati sulle superficie di strade e parcheggi ogni 500 m2.
Per i tratti e le superfici impermeabilizzanti, tetti, corselli, cortili, ecc..., delle aree private verranno
sempre realizzati dei pozzi perdenti all'interno del comparto di proprietà privata.
I criteri di progettazione risultano conformi alle Normative Vigenti (D.Lgv n. 152/99) e successive
modificazioni.
2) FOGNATURA BIANCA
La fognatura bianca che sarà progettata è intesa come l'insieme di condotte aventi lo scopo di
raccogliere e smaltire le sole acque di origine meteoriche provenienti dal drenaggio e dalle superfici
impermeabili delle aree di urbanizzazione, quali strade, parcheggi, piste ciclabili, ecc..
L'acqua proveniente dalle aree private (tetti, corselli, cortili, ecc.) non sarà convogliata nella
tubazione e quindi non andrà nella fognatura comunale; sarà invece smaltita tramite pozzi perdenti
o, se possibile, inviata alle rogge limitrofe.
Non sono attualmente previsti sistemi per la separazione tra le acque di prima pioggia e le restanti
acque di seconda pioggia in quanto per le aree di ampliamento e di espansione residenziale non è
previsto dal Piano Regionale Risanamento Acque (PRRA).
Le strade della nuova lottizzazione PL1, saranno dotate di un sistema di raccolta e smaltimento
delle acque meteoriche così strutturato:
le acque piovane vengono raccolte in caditoie centrali;
tubazioni interrate in cemento vibro-compresso del diametro interno di 40 cm, che
convogliano nei pozzi perdenti posizionati all'interno dei parcheggi;
mentre la strada da realizzarsi con il "Lotto A" e il tratto di strada da via Santa Maria fino
alla rotonda principale e un tratto di strada del "Lotto C" saranno convogliate nella fognatura
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bianca comunale, con tubazioni del diametro di 800 mm in calcestruzzo vibro-compresso,
realizzando nei due tratti un invaso in linea, in modo da scaricare nella fognatura comunale
solo 20 l
sec⋅ ha
2.1. Camerette di ispezione in c.a. prefabbricate
Le camerette di ispezione saranno poste con interasse medio di 50 mt. oltre che sugli incroci, testae
e innesti.
Realizzate in c.a. prefabbricato, saranno composte da:
•
un elemento di fondo;
•
elementi di prolunga e raggiungi quota ad anelli sovrapponibili;
•
soletta piana di copertura di altezza minima di 20 cm, armata per carichi stradali di prima
categoria, con passo d'uomo circolare pronto a ricevere il chiusino in ghisa rotondo DN 600;
•
camini d'ispezione in elementi prefabbricati o in mattoni doppio-UNI 12x12x24 legati con
malta cementizia;
•
gradini in acciaio zincato a caldo (spess. 20 micron), con guaina di protezione in materiale
plastico;
•
chiusino carrabile in ghisa sferoidale classe D 400, rotondo con passo d'uomo φ minimo cm.
60, altezza minima mm 100, munito di telaio in ferro quadrato lato 850 mm, guarnizione in
polietilene, rispondente alla norma UNI EN 124.
2.2. Pozzetti di raccolte acque piovane delle strade
La raccolta delle acque meteoriche di dilavamento provenienti dalle superfici impermeabili di
urbanizzazione quali strade, parcheggi, marciapiedi, piste ciclabili ecc. è prevista con caditoie da
posizionarsi in centro strada, aventi il pozzetto di raccolta in c.c.a. prefabbricato ed immissione nel
collettore pluviale con tubazione circolare in pvc diam. 135 mm. dotata di sottofondo, rinfianco e
cappa pari a uno spessore costante di 15 cm lungo tutta la circonferenza esterna. Il chiusino è
previsto sempre in ghisa conforme alla normativa UNI EN 124. I pozzetti di raccolta acque piovane
saranno posati con interasse variabile da m. 15 a m. 20 massimo per sottendere ognuno una
superficie massima di mq. 150.
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3) DIMENSIONAMENTO DELLE TUBAZIONI NEI TRATTI CHE SCARICANO NELLA
FOGNATURA COMUNALE INVASO IN LINEA
Per stimare la dimensione del tubo maggiorato da inserire nei due tratti, si fa riferimento alla
formula indicata nello specifico documento redatto dall'Autorità "Ambito di Lodi" e denominato
"calcolo con il metodo delle piogge dei volumi di invaso necessari per limitare le portate meteoriche
nei ricettori tramite vasche volano (o invaso in linea). Formula semplificata.
Pertanto sarà sufficiente individuare il comune in cui è ubicato il bacino a monte della vasca (invaso
in linea) di estensione S.
- Calcolare il coefficiente di afflusso che nel nostro caso è di 0,9, essendo strade e parcheggi;
- calcolare il valore del volume di invaso unitario necessario in funzione del valore di ϕ ;
- Assegnare alla vasca il volume dato dalla seguente formula:
V = vS
nel caso specifico si hanno i seguenti parametri relativi al bacino in questione per un coefficiente di
efflusso pari a 20 l
sec⋅ ha
.
µ = 20 l sec⋅ ha
COMUNE
η
ψ
K
α
ξ
S. Stefano Lodigiano
364
0,168
0,38
2,156
0,100
Si calcolano i seguenti parametri:
∆Vmax =
µϕ
364 ⋅ 0,9
=
= 291m 3 ha
−K
(ϕ −ψ )
(0,9 − 0,168) −0,38
3
nel nostro caso abbiamo un volume di 291 m
ha
Tratto di strada tra la cameretta 5 e cameretta 2:
avremo quindi un volume di invaso pari a V = 291 m
3
ha
x1.200,45m 2 = 34,93m3
Tratto di strada tra la cameretta13-12 e cameretta 2:
avremo quindi un volume di invaso pari a V = 291 m
3
ha
x1.020,00m 2 = 29,68m3
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Sistema di laminazione in linea: calcolo diametro tubi per laminazione acque meteoriche:
Denominazione
Sottobacino
Volume da
laminare
mc
Lunghezza tubo
volano
m
Diametro tubo
volano
m
Pendenza tubo
volano
%
Volume con
tubo volano
mc
34,93
130
0,80
0,2
65,31
29,68
98,00
0,80
0,2
49,23
Tratto di strada tra
cameretta 5 e 2
Tratto di strada tra
cameretta 13-12 e 2
Calcolo diametro foro calibrato di scarico per laminazione acque meteoriche:
Portata
ammessa uscita
vasca volano
l/s ha
Area bacino
ha
Portata scarico
ammessa
l/s
Altezza
cameretta di
ispezione
m
Velocità uscita
scarico
m/s
Coefficiente di
forma
Area uscita
scarico
mq
Diametro foro
scarico
m
20
0,2220
4,44
0,50
3,13
0,82
0,00173
0,047
4. DIMENSIONAMETO DEI POZZI PERDENTI
Acque meteoriche
La superficie che ogni pozzo deve smaltire è di circa 500 mq.
Per il dimensionamento della tubazione e del pozzo perdente si è fatto riferimento sulla base dei dati
messi a disposizione da Arpa Lombardia, in funzione del tempo di ritorno Tr (tempo medio
intercorrente) tra il verificarsi di due eventi successivi di entità uguale o superiore ad un valore di
assegnata intensità.
4.1. Dimensionamento e verifica dei pozzi perdenti
I pozzi perdenti, realizzati con anelli forati prefabbricati in calcestruzzo hanno le seguenti
dimensioni di progetto:
- diametro interno 150 cm altezza 200 cm.
Il sottofondo ed il rinfianco dei pozzi dovranno essere realizzati in ghiaia di spessore pari a 50 cm,
tra la ghiaia e il terreno è prevista la posa di un tessuto non tessuto.
La verifica dei pozzi perdenti viene eseguita confrontando la portata in arrivo al sistema con la
capacità di infiltrazione del terreno e con il volume immagazzinato dal sistema.
Il confronto si esprime con la seguente formula:
(Q p − Q f ) ⋅ ∆t = ∆W
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dove
3
Q p è la portata influente m
sec
3
Q f è la portata infiltrata in m
sec
∆t intervallo di tempo in secondi
∆W è la variazione del volume infiltrato nel mezzo filtrante nell'intervallo ∆ t in m 3
4.2. Portata influente
I dati di Arpa Lombardia non permettono tuttavia di effettuare un analisi statistica significativa delle
misure di pioggia di durata inferiore all'ora in quanto si riferiscono a durate comprese tra 1 e 24 ore,
pertanto viene applicato il metodo riportato in letteratura tecnica (DELL 1969) per ottenere la curva
di possibilità pluviometrica per durate inferiori all'ora.
La formula è la seguente:
(
)
hd ,T = 0,54 ⋅ d 0, 25 − 0,5 ⋅ h60,T
che consente di calcolare l'altezza di pioggia hd ,T di durata d inferiore ai 60 minuti e tempo di
ritorno T a partire dal valore h60,T ottenuta dalla curva di possibilità pluviometrica relativa allo
stesso tempo di ritorno T.
Per un tempo di ritorno T = 50 anni dalla curva di possibilità pluviometrica elaborata con la formula
di GUMBEL, si ottiene un valore di h60,T = 63,10mm .
Considerando piogge della durata di 10', 15', 20' 30' e 45' si ottengono i seguenti valori dell'altezza
di pioggia h e dell'intensità pluviometrica i.p.
t=10' h=29,05 mm
i.p. = 0,0485 l/sec
t=15' h=35,51 mm
i.p. = 0,0395 l/sec
t=20' h=40,51 mm
i.p. = 0,0338 l/sec
t=30' h=48,20 mm
i.p. = 0,0268 l/sec
t=45' h=56,71 mm
i.p. = 0,0210 l/sec
la portata influente, note l'intensità pluviometrica i.p. si ricava con la seguente formula:
Q p = i. p. ⋅ s.e.K . l
sec m 2
dove:
s.e. = superificie esposta
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K= coefficiente basato sulla natura delle superfici esposte alla pioggia.
K=0,9 per pavimentazioni stradali
Portate influenti pozzo perdente
Le portate influenti per piogge della durata di 10',15',20',30',45' risultano le seguenti:
Q p = 0,0484 x 500 x 0,9 = 21,78
l
Q p = 0,0395 x 500 x 0,9 = 17,77
l
Q p = 0,0338 x 500 x 0,9 = 15,21
l
Q p = 0,0268 x 500 x 0,9 = 12,06
l
Q p = 0,0210 x 500 x 0,9 = 9,45
l
sec
t=10'
sec
t=15'
sec
t=20'
sec
t=30'
sec
t=45'
Portata infiltrata
La capacità dio infiltrazione si stima in prima approsimazione con la Legge di DARCY:
Q f = K ⋅ J ⋅ A f dove:
3
Q f = portata di infiltrazione m
sec
K= coefficiente di permeabilità m/sec
J= cadente piezometrica m/m
Af= superficie netta di infiltrazione mq
Considerando:
•
la cadente piezometrica J pari a 1 (si può considerare pari a 1 quando il tirante idrico della
superficie filtrante è trascurabile rispetto all'altezza dello strato filtrante e la superficie
piezometrica della falda è convenientemente al di sotto del fondo disperdente);
•
lo strato drenante z pari all'altezza utile del pozzo H;
•
De= diametro esterno del pozzo;
•
il coefficiente di permeabilità del terreno K pari a 3700 m/s;
•
Af= superficie orizzontale drenante effettiva calcolabile come quella di un anello di
larghezza z/2 attorno al pozzo (non si tiene conto della capacità drenante del fondo del
pozzo per via della sua possibile occlusione).
l'espressione precedente su può scrivere:
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Qf =
π m3
K
2
⋅ (D + H ) − D 2 ⋅
=
sec
2
4
Qf =
3
3,7 ⋅ 10 −3
3,14
2
⋅ (1,76 + 2 ) − 1,76 2 ⋅
= 0,01603 m
= 16,03 l
sec
sec
2
4
[
]
[
]
4.3. Verifica dimensionamento pozzo perdente
Determinate le portate influenti Qp e quelle infiltrata Qf , la dimensione del pozzo perdente è
verificata se il volume immagazzinato ∆W risulta minore o uguale a zero.
∆W si ricava sottraendo dal volume delle piogge W pc (pari a Qp ⋅ t ), il volume disperso totale del
pozzo perdente W ft (pari a Qf ⋅ t ) e il volume accumulato all'interno del pozzo W fc
∆W = W pc − (W ft + W fc )
volume determinato all'interno del pozzo perdente
W fc =
D2
1,52
⋅π ⋅ H =
⋅ 3,14 ⋅ 2 = 3,53 m 3
4
4
trovo W pc = Qp ⋅ t
t=10' = 21,78 x 600 = 13.068 l = 13,068 m 3
W pc
t=15' = 17,77 x 900 = 15.993 l = 15,993 m 3
t=20' = 15,21 x 1.200 = 18.252 l = 18,252 m 3
t=30' = 12,06 x 1.800 = 21.708 l = 21,708 m 3
t=45' = 9,45 x 2.700 = 25.515 l = 25,515 m 3
trovo Wft = Qf ⋅ t
t=10' = 16,03 x 600 =
9.618 l = 9,618 m 3
t=15' = 16,03 x 900 =
14.427 l = 14,427 m 3
t=20' = 16,03 x 1.200 = 19.236 l = 19,236 m 3
t=30' = 16,03 x 1.800 = 28.855 l = 28,855 m 3
t=45' = 16,03 x 2.700 = 43.281 l = 43,281 m 3
t
Qp
Qf
Wpc
Wft
Wfc
∆W
min
l/sec
l/sec
mc
mc
mc
mc
10
21,78
16,03
13,068
9,618
3,53
-0,08
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15
17,78
16,03
15,993
14,427
3,53
-1,964
20
15,21
16,03
18,252
19,236
3,53
-4,514
30
12,06
16,03
21,708
28,855
3,53
-10,677
45
9,45
16,03
25,515
43,281
3,53
-21,296
Dai valori ottenuti si evince che un pozzo perdente realizzato con anelli forati prefabbricati in
calcestruzzo di diametro interno pari a 1,5 m e altezza 2 metri è sufficiente a smaltire le acque
meteoriche per un tempo di ritorno di T= 50 anni.
4.4. Verifica svuotamento dei pozzi perdenti
Per qualunque sistema di'infiltrazione datato di accumulo, occorre verificare che lo svuotamento,
dopo la fine dell'evento piovoso, avvenga in un tempo non maggiore di quello medio stimato fra
due eventi successivi (di norma non superiore a tre giorni, pari a 259.200 sec).
Tsv =
Wfc
sec
Qf
Tsv = Tempo di svuotamento
Tsv=
3530
= 220 sec < 259200 sec
16,03
quindi il pozzo risulta verificato.
4.5 Verifica della tubazione di progetto
Le acque meteoriche defluiscono nei pozzi perdenti attraverso tubazioni in calcestruzzo armato di
diametro φ 400 mm poste al di sotto della strada con una pendenza del 2%0 .
La massima portata risulta pari alle max portate influenti Qi = 21,78 l
sec
Per il calcolo della portata dei condotti di fognatura la formula è quella di CHEZY :
Q = A ⋅ χ ( R ⋅ i)
1
2
m3
sec
A = area della sezione bagnata in m2
χ = coefficiente che considera della scabrezza della condotta
R = raggio idraulico in metri
i = pendenza della condotta
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Area della sezione bagnata:
Nel caso di sezioni semplici, come la sezione circolare, le caratteristiche geometriche sono
facilmente esprimibili in funzione dell'altezza h rispetto al fondo.
La portata convogliata nella tubazione deve essere smaltita con un riempimento massimo della
tubazione del 70% (corrispondente ad un angolo di 203° o 3,544 rad.); nel nostro caso con
un'altezza di 0,28 m
Area bagnata= area bagnata = A =
D2
0,4 2
(α − senα ) =
(3,544 − (−0,0391)) = 0,0787 m 2
8
8
χ = Coefficiente di scabrezza calcolato con la formula di Stricker:
χ = Ks R
1
6
con K s coefficiente di scabrezza per tubazioni in calcestruzzo centrifugato= 70
R = raggio idraulico in metri =
1
φ
4
=
0,4
= 0,1
4
1
χ = K s R 6 = 70 x 0,1 6 = 47,69
i = pendenza della condotta = 2%0
La portata della tubazione sarà:
1
1
Q = A ⋅ χ ( R ⋅ i ) 2 = 0,0787 ⋅ 47,69(0,1 ⋅ 0,002 ) 2 = 0,053 m
3
sec
=53,00 l
sec
maggiore della massima portata delle acque meteoriche per un bacino di 500 mq di 27,78 l/sec.
la tubazione è verificata.
Lodi, 12/05/2016
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