Skip to main content

DISA UniBg | Public Engagement | La diga del Gleno a un secolo dal disastro

Page 1

La diga del Gleno a un secolo dal disastro

Scansiona il QR code per gli approfondimenti

Riflessioni sul progetto e sulla costruzione di un’imponente opera di ingegneria Il 1° dicembre 1923, dopo soli due mesi dall’ultimazione dei lavori, la diga del Gleno crolla riversando nel fondovalle sei milioni di metri cubi di acqua, fango e detriti che inghiottiscono interi paesi e causano centinaia di morti. Di ciò che doveva rappresentare il rilancio idroelettrico della valle rimangono oggi solo due tronconi e un enorme squarcio. Nel centenario della tragedia, il Dipartimento di Ingegneria e Scienze Applicate dell’Università degli studi di Bergamo, insieme ai laureandi del corso di Laurea Magistrale in Ingegneria delle Costruzioni Edili, ha avviato una ricerca interdisciplinare per ripercorrere la storia progettuale e costruttiva della diga e comprendere le peculiarità di un’opera ingegneristica innovativa e ardita, condotta tramite indagini storico documentarie, indagini conoscitive attraverso il rilevamento 3D e indagini di caratterizzazione materica e analisi strutturale. Uno studio confluito in un progetto di Public Engagement che vuole fare memoria del disastro del Gleno, sensibilizzare il pubblico sul tema delle grandi infrastrutture in contesti paesaggistici particolarmente fragili e mettere in luce il potenziale della ricerca e dell’ingegneria per la conservazione del nostro patrimonio infrastrutturale.

Progetto finanziato nell’ambito del bando di Ateneo per iniziative di PUBLIC ENGAGEMENT 2023


CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA DELLE COSTRUZIONI EDILI

Le dighe nella storia Perché si realizzano?

Cosa è una diga? Le dighe o traverse sono opere artificiali di sbarramento di un corso d’acqua.

Per formare un lago artificiale attraverso il quale soddisfare i fabbisogni:

IDROPOTABILI

AGRICOLI

ENERGETICI

Cosa cambiò nel tempo?

Quando? La più antica diga di cui oggi abbiamo ancora traccia è quella realizzata a Jawa (Giordania) nel 3000 a.C.

1. La rivoluzione industriale e la crescente necessità di energia per le industrie. 2. La nascita di nuove tecnologie e materiali con conseguente sviluppo di nuove geometrie per le strutture. Questi fattori determinarono la nascita di numerose nuove dighe. Immagine: https://dgdighe.mit.gov.it/categoria/articolo/_storia_delle_dighe/prime_dighe

Le dighe nell’età contemporanea circa

80mila dighe nel mondo

circa

532 grandi dighe in Italia

Diga di Kariba

Diga del Vajont

TIPOLOGIA

TIPOLOGIA

Diga ad arco

Diga a cupola

ALTEZZA

ALTEZZA

128 m

261,5 m

LUNGHEZZA

LUNGHEZZA

579 m

190 m

CAPACITÀ INVASO

NEL MONDO

185 miliardi di m3

8a diga più alta

Diga di Jinping-I

Diga di Alpe Gera

TIPOLOGIA

TIPOLOGIA

Diga ad arco

Diga a gravità

ALTEZZA

ALTEZZA

305 m

160 m

LUNGHEZZA

LUNGHEZZA

569 m

528 m

CAPACITÀ INVASO

CAPACITÀ INVASO

7,76 miliardi di m3

68,10 milioni di m3

Diga di Itaipu

Diga di Santa Giustina

TIPOLOGIA

TIPOLOGIA

Diga a gravità

Diga ad arco

ALTEZZA

ALTEZZA

196 m

152,5 m

LUNGHEZZA

LUNGHEZZA

7919 m

124 m

PRODUZIONE ENERGETICA

CAPACITÀ INVASO

90620 GWh/anno

182 milioni di m3

(ZAMBIA)

(CINA)

(BRASILE – PARAGUAY)

(PORDENONE)

(SONDRIO)

(TRENTO)

Scansiona il QR code per gli approfondimenti Progetto finanziato nell’ambito del bando di Ateneo per iniziative di PUBLIC ENGAGEMENT 2023


CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA DELLE COSTRUZIONI EDILI

Le tipologie di diga Normativa di riferimento D.M. 26 – 06 – 2014

Come si classificano le dighe? Per tipologia: DIGHE IN CALCESTRUZZO

Norme Tecniche per la progettazione e la costruzione di sbarramenti di ritenuta (dighe e traverse).

DIGHE IN MATERIALI SCIOLTI

TRAVERSE FLUVIALI

DIGHE DI TIPO MISTO

Comportamento ad arco Dighe in calcestruzzo A GRAVITÀ

A VOLTA

Ordinarie 2. Alleggerite 3. Alleggerite ad archi multipli

1.

1.

FUNICOLARE DEI CARICHI

ANTI FUNICOLARE DEI CARICHI

Fune soggetta a una sola trazione

Arco soggetto a una sola compressione

Ad arco 2. Arco gravità 3. A cupola

La storia delle dighe ad archi multipli

«Cylinder formula» per calcolo delle spessore

t=

J. S. Eastwood e le dighe ad archi multipli

Nei primi anni del 1800 il matematico francese Louis Navier sviluppò una formula semplificata detta «cylinder formula» attraverso la quale determinare lo spessore dell’arco in funzione di geometria, pressione idrostatica e tensione ammissibile del materiale.

P·r

t = spessore dell’arco (mm) P = pressione dell’acqua (MPa)

σAMM

r = raggio dell’arco (mm) σAMM = sforzo di compressione ammissibile (MPa)

Nel 1908 l’ingegnere americano John S. Eastwood costruì la prima diga ad archi multipli in calcestruzzo armato. Eastwood progettò questa nuova tipologia di diga spinto dalla necessità di minimizzare i costi di costruzione. Riuscì a raggiungere il suo obiettivo in seguito a numerosi studi attraverso i quali determinò dei fattori di sicurezza che gli permisero di ridurre il quantitativo di calcestruzzo impiegato.

Le dighe ad archi multipli in Italia

ESEMPIO

Hume Lake Dam TIPOLOGIA

ALTEZZA

Diga ad archi multipli

19 m

SPESSORE DELL’ARCO

RAGGIO DELL’ARCO

0,75 m

7,5 m

Anche in Italia, intorno al 1920, le dighe ad archi multipli iniziarono a diffondersi. La prima a essere completata fu la Diga di Riolunato (Modena) nel 1920, seguita dalla Diga di Santa Chiara d’Ula (Oristano) nel 1923.

Materiale utilizzato al variare dello sbarramento: DIGA A GRAVITÀ

DIGA AD ARCHI MULTIPLI

15300 m3

1687 m3

TIPOLOGIA

ALTEZZA

Diga ad archi multipli 70,5 m Immagine: https://www.loc.gov/resource/hhh.ca1294.photos?st=gallery

Risparmiato l’89% del materiale

LUNGHEZZA

CAPACITÀ D’INVASO

260 m

400 milioni di m3 Immagine: https://www.archeologiaindustriale.org/la-diga-di-santa-chiara-e-il-lagoomodeo-1924-1997/

La diga di Santa Chiara d’Ula una volta ultimata divenne lo sbarramento ad archi multipli più alto al mondo.

Scansiona il QR code per gli approfondimenti Progetto finanziato nell’ambito del bando di Ateneo per iniziative di PUBLIC ENGAGEMENT 2023


CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA DELLE COSTRUZIONI EDILI

La diga del Gleno Dal progetto al crollo 1907

Prima richiesta di concessione per derivare i torrenti Nembo e Povo.

1916

L’azienda manifatturiera Fratelli Viganò di Ponte Albiate di Triuggio (MB) acquistò la concessione.

1919

COMMITTENTE

PROGETTISTI

Sig. Giacomo Trumpy

Ingg. Carlo e Angelo Tosana

COMMITTENTE

PROGETTISTA

Soc. Fratelli Viganò

Ing. Giuseppe Gmur

Presentato il progetto al Genio Civile di Bergamo, dove si prevedeva di realizzare una diga a gravità in muratura in pietra e calce idraulica. Foto scattate dai laureandi Bianchessi-Folli-Rapelli presso Archivio di Stato di Bergamo

Inizio dei lavori di scavo con realizzazione delle fondazioni sulle quali vincolare le murature in pietra del tampone. Foto tratte dall’archivio dell’Ing. Conti

1920

1921 1922

Direzione dei lavori affidata all’Ing. Giovanni Battista Santangelo. Proposta di variazione al progetto: costruzione di una diga ad archi multipli in calcestruzzo.

Inizio della costruzione della diga ad archi multipli in calcestruzzo armato composta da: 31 piloni alti 29,5 m e 25 volte con raggio di 3 m e spessore tra 0,4 m e 0,8 m.

Foto tratte dall’archivio dell’Ing. Conti

Ottobre 1923

Conclusione dei lavori di costruzione. L’invaso fu riempito fino alla quota di 1548 m s.l.m. raggiungendo il carico massimo dell’invaso pari a 6 milioni di m3.

Foto tratte dall’archivio dell’Ing. Conti

Scansiona il QR code per gli approfondimenti Progetto finanziato nell’ambito del bando di Ateneo per iniziative di PUBLIC ENGAGEMENT 2023


CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA DELLE COSTRUZIONI EDILI

La diga del Gleno Dal progetto al crollo

Ottobre 1923

Il 21 ottobre 1923 si registrarono abbondanti piogge e il livello dell’acqua raggiunse quota 1548,2 m. Il 23 ottobre 1923 gli Ing. Lombardi e Sassi visitarono la diga: non furono riscontrate anomalie o segni di cedimento.

Foto tratte dall’archivio dell’Ing. Conti

Dicembre 1923

La mattina del 1° dicembre 1923, verso le ore 7.15, si verificò il crollo dei piloni posti al di sopra del tampone in muratura di pietra, provocando il riversamento di 6 milioni di m3 di acqua sui Comuni di Bueggio, Dezzo, Mazzunno, Angolo, Gorzone e Corna di Darfo.

Foto tratte dall’archivio dell’Ing. Conti

1924

Il processo fu gestito nella giurisdizione del Tribunale di Bergamo: il giudice istruttore dispose l’acquisizione della documentazione tecnica e raccolse le numerose testimonianze. Il 21 gennaio 1924 fu disposto il mandato di comparizione per gli imputati: Virgilio Viganò - Impresa Viganò Ing. Giovanni Battista Santangelo (committente dell’opera)

(progettista dell’opera)

Luigi Vita (titolare impresa costruttrice)

Al fine di definire le cause del crollo, il Tribunale di Bergamo nominò una commissione di periti per svolgere delle valutazioni tecniche. Lo stesso venne fatto dagli indagati, la famiglia Viganò e l’Ing. Santangelo. TECNICI NOMINATI DALLA DIFESA:

Ing. Gaetano Ganassini Ing. Arturo Danusso

Ing. Mario Baroni Ing. Ugo Granzotto Ing. Luigi Kambo Ing. Urbano Marzoli

Foto scattate dai laureandi Bianchessi-Folli-Rapelli presso Archivio di Stato di Bergamo

Foto scattate dai laureandi Bianchessi-Folli-Rapelli presso Archivio di Stato di Bergamo

TECNICI NOMINATI DAL TRIBUNALE:

1925 1927

Il 30 marzo 1925 inizia il processo penale presso il Tribunale di Bergamo. Il 4 luglio 1927 furono pronunciate le sentenze: Virginio Viganò e l’Ing. Giovanni Battista Santangelo furono condannati a 3 anni e quattro mesi di detenzione, al pagamento delle spese processuali pari a 7500 lire ciascuno e al risarcimento delle parti civili. Luigi Vita fu assolto «per non aver commesso il fatto addebitatogli».

1928

In seguito alla sentenza, gli avvocati di Virginio Viganò e l’Ing. Giovanni Battista Santangelo portarono il caso dinanzi alla V Sezione Penale della Corte d’Appello di Milano. Il 21 giugno 1928 Virginio Viganò morì in seguito a un’emorragia cerebrale. Il 27 novembre 1928 l’Ing. Giovanni Battista Santangelo fu assolto dalla corte d’appello per «insufficienza di prove».

Scansiona il QR code per gli approfondimenti Progetto finanziato nell’ambito del bando di Ateneo per iniziative di PUBLIC ENGAGEMENT 2023


CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA DELLE COSTRUZIONI EDILI

Rilievo ed elaborazione dati In ambito civile è possibile svolgere il rilievo attraverso differenti metodologie. Il rilievo con rete topografica consente di ottenere dei risultati molto accurati a scapito di poche informazioni presenti nel dato acquisito. Viceversa, il rilievo aerofotogrammetrico restituisce un modello con minore accuratezza, ma il dato acquisito contiene un elevato numero di informazioni.

RILIEVO 3D LASER SCANNING

RILIEVO 3D AEROFOTOGRAMMETRICO

circa ± 0,5 mm

da circa ± 1,5 mm a ± 2,5 cm

MOLE DI DATI

DEFINIZIONE DELLA RETE TOPOGRAFICA

ACCURATEZZA

Modalità di rilievo nell’ambito civile

circa ± 5 cm

Le fasi del rilievo aerofotogrammetrico STRUMENTAZIONE

Punti di controllo a terra

1. Posizionamento dei Ground Control Point (GCP)

2. Acquisizione dei dati Global Navigation Satellite System (GNSS)

3. Definizione del piano di volo con Unmanned Aerial Vehicle (UAV)

4.

DIMENSIONE

1mx1m CASO STUDIO

Individuazione dei ground control point per la diga del Gleno.

Acquisizione di:

STRUMENTAZIONE

Sistema GNSS composto da: rover + controller CASO STUDIO

Target a terra cartacei

STRUMENTAZIONE

Drone con fotocamera RGB ad alta definizione

Caposaldi a coordinate note

Definizione del piano di volo e acquisizione fotogrammi georeferenziati.

CASO STUDIO

Creazione della nuvola di punti

Elaborazione dei dati acquisiti

Creazione della mesh con texture

Scansiona il QR code per gli approfondimenti Progetto finanziato nell’ambito del bando di Ateneo per iniziative di PUBLIC ENGAGEMENT 2023


CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA DELLE COSTRUZIONI EDILI

I modelli geometrici 3D Tecniche per la realizzazione del modello 3D RESTITUZIONE DA TAVOLE DI PROGETTO

1. Analisi critica degli elaborati grafici di progetto del 1920.

2. Creazione del modello 3D ideale.

RESTITUZIONE DA MODELLO FOTOGRAMMETRICO

1. Sovrapposizione del modello fotogrammetrico al modello 3D ideale.

2. Aggiornamento del modello 3D.

Restituzione da tavole di progetto

Analisi critica degli elaborati grafici di progetto del 1920 Foto scattata dai laureandi Bianchessi-Folli-Rapelli presso Archivio di Stato di Bergamo

MODELLO 3D DEL PROGETTO

MODELLO 3D DEI RUDERI

Creazione del modello 3D ideale

SOVRAPPOSIZIONE DEI MODELLI

Sovrapposizione del modello fotogrammetrico al modello 3D ideale

Creazione del modello 3D aggiornato

Scansiona il QR code per gli approfondimenti Progetto finanziato nell’ambito del bando di Ateneo per iniziative di PUBLIC ENGAGEMENT 2023


CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA DELLE COSTRUZIONI EDILI

Caratterizzazione del materiale Analisi preliminari Analisi visiva: lato valle

Analisi visiva: lato monte

Superficie porosa ed eterogenea 2. Presenza di nidi di ghiaia 3. Aggregati di varia pezzatura

Degrado superficiale 2. Materiale più omogeneo 3. Aggregati con pezzatura più piccola

1.

1.

Ricerca di documentazione dell’epoca:

PROVINO 1

PROVINO 2

cm 35 x 35 x 35

cm 13 x 13 x 13

• prescrizioni progettuali

RISULTATI DI LABORATORIO:

RISULTATI DI LABORATORIO:

• certificati di prova sui materiali

DENSITÀ:

PRESSIONE SPECIFICA

DENSITÀ:

PRESSIONE SPECIFICA

2300 kg/m3

4,5 MPa

2300 kg/m3

10,5 MPa

Certificato di prova del 1924 Digitized by Google

PROVINO 3

PROVINO 4

cm 40 x 40 x 45

cm 35 x 35 x 45

RISULTATI DI LABORATORIO:

RISULTATI DI LABORATORIO:

DENSITÀ:

DENSITÀ:

2150 kg/m3

PRESSIONE SPECIFICA

5,0 MPa

2300 kg/m3

PRESSIONE SPECIFICA

7,0 MPa

Indagini non distruttive locali Indagini locali condotte alla base dei piloni Le indagini sui materiali sono fondamentali nell’ambito della diagnostica strutturale per valutare lo stato di salute di opere di ingegneria civile ed edile.

Prove sclerometriche Stima delle caratteristiche meccaniche del calcestruzzo mediante l’utilizzo dell’indice di rimbalzo.

VALORI INDICATIVI SULLA QUALITÀ DEL CALCESTRUZZO:

Pessima qualità

20 < N < 25

Media qualità

25 < N < 50

Eccellente qualità

Prove sclerometriche Al termine delle prove sclerometriche svolte sui ruderi della diga del Gleno, si è riscontrato un materiale superficialmente eterogeneo, complessivamente di medio-bassa qualità:

N > 50

dove N è l’indice di rimbalzo medio

Area di prova alla base dei piloni

INDICE DI RIMBALZO MEDIO N ≃ 34 INDICE DI RIMBALZO MINIMO N ≃ 25

Scansiona il QR code per gli approfondimenti Progetto finanziato nell’ambito del bando di Ateneo per iniziative di PUBLIC ENGAGEMENT 2023


CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA DELLE COSTRUZIONI EDILI

Caratterizzazione del materiale Indagini non distruttive locali Prove ultrasoniche

Prove ultrasoniche

Stima delle caratteristiche meccaniche del calcestruzzo mediante la lettura della velocità di propagazione di micro impulsi ultrasonici tra una sonda trasmittente (T) e una ricevente (R).

T

T

R

T

Al termine delle prove ultrasoniche svolte sui ruderi della diga del Gleno, si è riscontrato un materiale poco omogeneo e in generale di bassa qualità (3-12 GPa):

R

R METODO INDIRETTO

DIREZIONE ORIZZONTALE

3 GPa

DIREZIONE VERTICALE

MODULO ELASTICO

12 GPa

Indagini globali Piano 3

L

3

0,0

10

Richiami teorici

Forme modali di un telaio a tre piani:

Oscillazione (forma modale) di un pendolo semplice:

Ogni sistema possiede delle caratteristiche dinamiche proprie.

Piano 2

Piano 1

m

Prove di identificazione dinamica

I° MODO

FREQUENZE PROPRIE

Per identificazione dinamica si intendono tutte quelle tecniche attraverso cui è possibile individuare le proprietà dinamiche di un sistema strutturale, quali:

SMORZAMENTI

II° MODO

III° MODO

FORME MODALI

1. Acquisizione delle vibrazioni ambientali (micro-tremori) sul coronamento della diga

2.

3. Analisi ed elaborazione dei segnali

Estrapolazione forme modali dei ruderi

Scansiona il QR code per gli approfondimenti Progetto finanziato nell’ambito del bando di Ateneo per iniziative di PUBLIC ENGAGEMENT 2023


CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA DELLE COSTRUZIONI EDILI

Caratterizzazione del materiale Indagini globali Calibrazione di un modello a elementi finiti sulla base dei risultati sperimentali ottenuti 1.

2. Realizzazione del modello 3D

Discretizzazione del modello 3D in elementi finiti

3. Estrapolazione di frequenze e forme modali dal modello numerico

MODO DI VIBRARE 1

MODO DI VIBRARE 2

4. Calibrazione del modello a elementi finiti confrontando forme modali numeriche e sperimentali MODO DI VIBRARE 1

MODO DI VIBRARE 2

La corrispondenza ottimale si trova variando il modulo elastico del calcestruzzo. È possibile definire il valore ottimale del modulo elastico del calcestruzzo (9 GPa) da utilizzare nelle analisi delle sollecitazioni:

3 GPa

MODULO ELASTICO

9 GPa

12 GPa

Il valore ottenuto è compatibile con i risultati delle indagini locali e denota una bassa rigidezza del materiale probabilmente dovuta a porosità diffusa (circa 6-7% da analisi densità).

Scansiona il QR code per gli approfondimenti Progetto finanziato nell’ambito del bando di Ateneo per iniziative di PUBLIC ENGAGEMENT 2023


CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA DELLE COSTRUZIONI EDILI

Analisi delle sollecitazioni Analisi degli elaborati di calcolo del 1924 Analisi di stabilità svolta mediante schemi statici semplificati.

Circolare dei lavori pubblici del 1904 Il calcestruzzo, impiegato solo a compressione, con tensione ammissibile pari a:

L’acciaio, impiegato principalmente a trazione, con tensione ammissibile pari a

σAMM = 2,5 MPa

σAMM = 120 MPa

(corrispondenti al peso di circa 25kg su un cm2)

(corrispondenti al peso di circa 120kg su un cm2)

Resistenza da prove 1924

Resistenza da prove 2023

4,5 MPa – 5,0 MPa – 7,0 MPa – 10,5 MPa

508 MPa – 520 MPa

Foto scattata dai laureandi Bianchessi-Folli-Rapelli presso Archivio di Stato di Bergamo

Determinazione di sforzi di compressione alla base dei piloni pari a σC = 1,2 MPa Non segnalati sforzi di trazione nella zona a monte.

Analisi delle sollecitazioni con modello 3D a elementi finiti 1.

2. Realizzazione del modello 3D

4. Analisi delle sollecitazioni (modello elastico) RISULTATI OTTENUTI SU MODELLO 3D SEMPLIFICATO

Compressione media alla base dei piloni σC-pilone = 1,69 MPa

Valutazione degli sforzi in relazione al calcestruzzo dell’epoca Effetti di lunga durata riducono la resistenza del calcestruzzo

Provini cubici sovrastimano la resistenza del calcestruzzo

Tratta da Rusch, H., J. ACI, Proc., Vol. 57, No. 1, 1960

3.

Generazione di modello a elementi finiti e applicazione carichi gravitazionali e idrostatici

Compressione massima elemento volta σC-volta = 1,05 MPa PRESENZA DI UNA ZONA A TRAZIONE LATO MONTE

Compressione massima σC-volta = 3,15 MPa Compressione massima σC-volta = 0,79 MPa

5 MPa

x

0,83

x

0,75

=

3,11 MPa

Lo sforzo di compressione limite determinato a 40 giorni dal riempimento dell’invaso è inferiore allo sforzo massimo da analisi a elementi finiti.

Scansiona il QR code per gli approfondimenti Progetto finanziato nell’ambito del bando di Ateneo per iniziative di PUBLIC ENGAGEMENT 2023


Turn static files into dynamic content formats.

Create a flipbook