Post ispirato dopo aver visto il lavoro di @temitayo-pelumi a questo link (https://steemit.com/stemng/@temitayo-pelumi/fundamentals-of-hydroelectricity)

DIGHE

Opere idrauliche imponenti! Sono come una banca dell’acqua e generalmente utilizzate per la produzione di energia elettrica. Vivo ai piedi delle Alpi, quindi queste opere sono piuttosto frequenti sul mio territorio. La loro costruzione, almeno in Italia, fu sviluppata molto nel dopo guerra per dar vita a una nuova fase del paese e va da sé che lo sviluppo economico ha bisogno di energia, infatti queste opere furono costruite per lo più durante gli anni ’50. Ci sono varie tipologie di costruzione delle dighe:

• dighe a gravità
• dighe a doppio arco

in realtà ci sono altre tipologie di diga, ma sono varianti di quelle elencate e per diversità dei materiali utilizzati. La scelta della tipologia di diga è dettato dalla natura geologica del sito. Le varie situazione geologiche presenti e la caratteristica di utilizzo (energia elettrica o come bacino di irrigazione) fa si che la scelta della tipologia ricada su una a gravità piuttosto che a arco.

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TIPOLOGIA DI DIGA A GRAVITA’

Queste tipo di dighe sfruttano la loro massa per la loro stabilità e per sopportare le enormi spinte idrostatiche che genera il bacino. Fra le famose dighe al mondo possiamo citare la Diga delle Tre Gole in Cina, la diga di Assuan in Egitto, la diga di Hoover in America anche se planimetricamente ad arco e la diga Grande Dixence in Svizzera alta 285m e con uno sviluppo di 695 m al coronamento [1], mentre su territorio Italiano possiamo citare:

• la diga di Alpe Gera alta 174m, se facciamo una sezione della diga possiamo inserirci dentro il Duomo di Milano
• la diga di Bissinia in Trentino alta 81m, particolare tipologia a gravità “alleggerita” con contrafforti

Ci sono moltissimi altri esempi architettonici di dighe sul territorio italiano. Non dimentichiamoci che all’epoca l’ingegneria italiana delle opere idrauliche ha fatto scuola in tutto il mondo.

_{By Luk at English Wikipedia [GFDL or CC-BY-SA-3.0], from Wikimedia Commons
Diga a gravità, il peso proprio della struttura si contrappone alle forze idrostatiche.}

Per dare un rapporto di costruzione, teniamo presente che queste tipologie di dighe sono larghe alla base quanto sono alte. Molte volte abbiamo una forma simmetrica, o quasi, della sezione di costruzione. Questa configurazione ha il vantaggio che l’acqua sovrastante la porzione di paramento interno, aiuta a comprimere verso il basso la diga e migliora la sua stabilità.

Come detto le forze in gioco sono molte. Basti pensare che una colonna d’acqua al 50m produce una pressione di 50Atm pari a 51,66Kg/cm² … sono 516,60Ton per metro quadrato, se consideriamo che la diga in Svizzera è alta 285m, vuol dire che la pressione alla base ci sono più di 2.900 Ton per metro quadrato.

_{See page for author [Public domain], via Wikimedia Commons
Diga di Hoover – tipologia a gravità ma con corona superiore ad arco.}

_{Diga di Costabrunella - Trentino – tipologia a gravità. Foto dell’autore.}

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TIPOLOGIA A DOPPIO ARCO

In particolari situazioni di orografia e condizioni geologiche la tipologia di diga che si può realizzare è quella a doppio arco (o detta a cupola). E’ una particolare tecnica di costruzione dove si ha principalmente il vantaggio di usare molto meno cemento.

Le dighe a doppio arco si possono usare dove il bacino da realizzare è in vallate strette formate per erosione dai fiumi e torrenti, sono le tipiche vallate a forma di V. Oltre a questa particolare orografia della vallata ha bisogno di essere costituita da rocce solide e compatte come potrebbe essere il porfido o il granito. Il principio alla base del funzionamento statico sta nello sfruttare le caratteristiche dell’arco.

_{By MesserWoland [GFDL, CC-BY-SA-3.0 or CC BY-SA 2.5], via Wikimedia Commons
In un arco il peso della struttura soprastante viene distribuito lungo i cunei(2) fino al piedritto(4). Nella diga il concetto è lo stesso, solo che l’arco dobbiamo rovesciarlo in orizzontale e le forze rappresentate sono la spinta idraulica.}

La particolarità di questa forma sta nel fatto che il raggio di curvatura è diverso al variare della quota della diga. Nella parte in fondo (in corrispondenza dell’alveo del torrente) abbiamo un raggio di curvatura “stretto” ed esso aumenta con l’aumentare dell’altezza fino alla corona della diga dove abbiamo il raggio massimo. Ma non si ferma qui! La diga ha anche un raggio di curvatura nello sviluppo in altezza (la diga non è verticale).

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_{Pianta e sezione verticale di una diga a doppio arco. Disegno tecnico dell’autore.}
Dal disegno tecnico precedente possiamo notare come una diga alta poco meno di 60m abbia bisogno alla base di una fondazione inferiore ai 10m. La stessa diga realizzata con tipologia a gravità, avrebbe avuto una base di circa 50m.

_{Vista dal bacino della diga di Val Noana in Trentino. Si noti la vistosa curvatura della diga e le luci sfioratrici. Foto dell’autore}

Le spinte idrostatiche del bacino vanno a scaricarsi sull’arco della diga che a sua volta va a scaricare sui fianchi della vallata. Ecco perché dell’importanza nella geologia delle rocce che formano i fianchi della montagna, devono essere sufficientemente compatte e resistenti per sopportare l’enorme forza.

_{Vista dall’alto della diga di val Noana in Trentino. Da notare le luci sfioratrici e la scala si servizio esterna. Foto dell’autore}

Una particolarità di questa tipologia di diga sta che nella corona ci sono le luci sfioratrici. In eventi climatici particolari di forte pioggia, l’intero sistema idraulico non è in grado di smaltire l’acqua che si accumula nel bacino. In caso di emergenza di piena queste luci permettono lo scarico dell’acqua e data la particolare forma della diga, la cascata che si forma non va ad erodere le fondazioni. Le strutture di fondazione rivestono una particolare importanza in quanto dobbiamo ricordare che la pressione maggiore l’abbiamo appunto alla massima profondità della colonna d’acqua. Un fenomeno di erosione alla base della diga compromette l’intera stabilità della struttura. Il disastro del Frejus in Francia nel 1959 fu proprio causato anche dalla mancanza di solidità nelle fondazioni [2].

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LA DIGA A DOPPIO ARCO PIU’ FAMOSA

TRISTEMENTE FAMOSA!

Non vorrei soffermarmi sugli aspetti tragici della diga del Vajont… per il disastro del 9 ottobre 1963 e sulle cause che l’hanno generata. Resta comunque che la diga a doppio arco alta 261,60 m

era ed è un opera ingegneristica costruita a perfetta regola d’arte

La diga non ha ceduto durante l’impatto con l’enorme ondata di acqua, fango e roccia. Ha resistito!

_{Vajont Valley after Vajon Dam disaster – Autore sconosciuto – Fonte link}

RIFERIMENTI E APPROFONDIMENTI

[1] Da “Il corpo della diga” Progettodighe URL consultato nel maggio 2018
[2] Da Disastro del Frejus URL consultato nel maggio 2018

Per approfondimenti:
Sito web Progettodighe
Sito web Enciclopedia Treccani
Sito web Wikipedia

_{Immagine CC0 Creative Commons, si ringrazia @mrazura per il logo ITASTEM. CLICK HERE AND VOTE FOR DAVINCI.WITNESS}