OBIETTIVO E METODI

1. SAFE-Infrastrutture, 2° Giornata di Lavoro – 25 gennaio 2007 MODELLAZIONI FISICHE E NUMERICHE PER IL NUOVO PONTE FERROVIARIO TRA REVERE ED OSTIGLIA M. Guerrero & A. Lamberti DISTART, Università di Bologna, e-mail: massimo.guerrero@mail.ing.unibo.it ridotto in modello ad argilla. Si è quindi utilizzata sabbia fine alterando così il numero di Shield. Dalle misure di concentrazione in modello si sono determinate le durate dei test affinché il volume solido movimentato in modello fosse scalato correttamente rispetto al volume movimentato in prototipo durante gli stati idrici simulati. L’aumento di scabrezza e concentrazione riscontrato passando dal prototipo al modello, sono effetti scala indesiderati determinati da forme di fondo del modello maggiormente ripide rispetto a quelle rilevate in prototipo; il modello è quindi di tipo “basculato”. Sono state condotte le stesse prove simulate numericamente, ciascuna protratta per la durata tipica dello stato idrico simulato, opportunamente scalata. L’analisi dei dati raccolti è risultata particolarmente utile per evidenziare la dinamica morfologica dell’alveo inciso, valutare erosioni ed accumuli locali in prossimità degli argini, dei pozzi e delle pile, provare le protezioni in progetto. CONCLUSIONI I risultati del modello numerico sono apparsi sempre coerenti con le evidenze sperimentali. Nel fare i confronti tra modellazione numerica e fisica occorre comunque far mente locale al diverso peso dato nei due modelli ad oscillazioni ed errori di misura e agli effetti scala, fatti che rendono conto della maggior variabilità dei dati osservati in modello. La situazione è apparsa complessivamente piuttosto regolare dal punto di vista idraulico, non evidenziando particolari influenze della nuova struttura completata. Le fasi di realizzazione della struttura influiscono localmente sulla corrente, soprattutto per i bassi valori della portata. Per quanto riguarda il ponte esistente si è constatata la formazione di consistenti effossioni alla base delle pile che crescono di entità all’aumentare della portata, fino a raggiungere valori di profondità intorno ai 12 metri per la portata 200-naria. Le protezioni dei pozzi e dei plinti in progetto si sono rivelate efficaci ad annullare possibili fenomeni erosivi alla base delle nuove pile; è stato inoltre possibile provare le pezzature più idonee per la realizzazione di tali protezioni. Non si sono evidenziati altri fenomeni erosivi di particolare rilievo, fatta eccezione per le fasi transitorie di cantiere dove si viene a formare una grossa effossione a valle della strettoia tra la testa del pennello e il pozzo della pila adiacente. OBIETTIVO E METODI La progettazione dell’attraversamento ferroviario sul fiume Po tra Revere e Ostiglia, ha richiesto un’attenta analisi dei prevedibili effetti idraulici del nuovo ponte ferroviario. Nella corografia della zona oggetto di studio è evidenziato in rosso il posizionamento planimetrico dell’opera in progetto: l’efficacia degli accorgimenti progettati per la protezione dallo scalzamento dei plinti di fondazione del nuovo ponte e la stabilità ed effetti delle opere provvisionali. Al fine di caratterizzare plano-altimetricamente il tratto del Fiume Po oggetto di modellazioni si è proceduto al rilievo di circa 7 km dell’alveo attivo compreso tra Serravalle Po e 1 km oltre l’estremo di valle dell’isola Boschina, con un sistema integrato GPS-ecosonar. Tale zona comprende la risvolta di Ostiglia, la successiva omonima stretta, il vecchio ponte per la ferrovia Bologna–Verona e la strada statale del Brennero, la sezione in cui è stato realizzato il nuovo ponte ferroviario e l’isola Boschina. CARATTERIZZAZIONE MORFOLOGICA DELL’ALVEO INCISO Sono state eseguite tre campagne di rilievo distinte, in diverse condizioni idrometriche, con quote del pelo libero all’idrometro di Revere variabili tra 9.4 e 12.6 m slm e corrispondenti portate in alveo allora stimata tra 1000 e 3000 m3/s circa. MODELLO NUMERICO Sono state provate 4 configurazioni geometriche, dallo stato di fatto in assenza del nuovo ponte fino alla realizzazione completa passando dalle fasi di cantiere più critiche per l’ingombro delle strutture provvisionali all’interno dell’alveo attivo. Le simulazioni effettuate sono state 12, 4 configurazioni per 3 stati idrici: 2'200 m3/s, 7'600 m3/s e 13'500 m3/s. I risultati delle modellazioni non evidenziando particolari influenze della nuova struttura completata sulla dinamica della corrente del fiume nel tratto esaminato, se non una qualche regolarizzazione planimetrica del flusso nella zona del ponte in progetto dovuta alla presenza delle nuove pile. I metodi di indagine utilizzati sono la modellazione numerica 1D e 2D del tipo acque basse e la modellazione fisica a fondo mobile. Tramite modello numerico si è estesa alquanto l’area considerata rispetto a quella rappresentata dal modello fisico in modo da ottenere informazioni utili per le condizioni al contorno da imporre al modello fisico. Gli aspetti di maggior interesse investigati mediante la predisposizione di specifico modello fisico sono la dinamica morfologica dell’alveo inciso, Campo delle velocità dopo (sinistra) e prima (destra) la realizzazione del nuovo attraversamento Le fasi di realizzazione della struttura influiscono localmente sulla corrente, soprattutto per i bassi valori della portata quando il pennello provvisorio non è sormontato dalla corrente. Dettaglio del campo delle velocità in prossimità delle strutture provvisionali Corografia area oggetto di studio MODELLO FISICO Il modello a fondo mobile è stato realizzato in scala 1:150. Sono stati eseguiti due tipi di test; prima i processi sedimentologici sono stati simulati secondo un criterio di similitudine morfodinamico, successivamente sullo stesso modello con la morfologia del fondo ottenuta si sono eseguiti brevi test in similitudine di Froude in modo da rappresentare correttamente la superficie libera . Il diametro medio del sedime in prototipo, pari a 0.3x10-3m, scalato geometricamente verrebbe Area modellata fisicamente all’interno della vasca di prova I tragitti seguiti sono stati di due tipi a seconda delle finalità preposte: 1-Tragitti longitudinali, in direzione della corrente al fine di rilevare la geometria (lunghezza e ampiezza d’onda) caratterizzante le forme di fondo; 2-Tragitti trasversali, al fine di ricostruire tridimensionalmente la superficie del fondo alveo. Per rappresentare in maniera corretta la geometria e la scabrezza dell’alveo attivo nel tratto sottoposto a modellazione si è proceduto ad una attenta analisi delle ondulazioni del fondo rilevate. Le lunghezze d’onda sono variabili mediamente tra i 10 e i 15 metri, mentre le relative ampiezze sono variabili mediamente intorno al valore di 0.2 metri, Interessante è la relazione tra lunghezza d’onda delle forme o ampiezza e profondità media dei tratti analizzati, si riscontra una debole correlazione diretta tra profondità media e lunghezza d’onda delle forme. Tracce di alcuni rilievi con ecosonar Erosione tra opere provvisionali Erosioni localizzate attorno alle pile Ricostruzione digitale della batimetria Variazioni altimetriche del fondo alveo in corrispondenza del nuovo ponte Divagazione della sezione a valle della stretta Lunghezza d’onda forme di fondo[m] Ampiezza forme di fondo[m]