Nuovo set-up sperimentale per lo studio della propagazione di onda dovute al collasso di dighe = New experimental set-up for the study of dam-break wave due to dam collapse

Oggetto di questo lavoro di tesi, svolta in collaborazione con il collega Cristian Sales, è la costruzione di un nuovo set-up sperimentale per lo studio della propagazione di onda dovute al collasso di dighe. Primo passo di questo lavoro è stato definire i profili delle vene effluenti da una breccia rettangolare. Questo, prismatico in acciaio inox, di dimensioni quadrate in pianta (1,50x1,50 x0,50) m presenta un’apertura rettangolare di 3 cm (in un secondo tentativo ampliata a 5) sul lato di valle, dalla quale si valuterà la fuoriuscita dell’acqua. Scopo di questo lavoro è stato confermare sperimentalmente la validità della soluzione di Horton (applicazione teorema di Torricelli ad uno stramazzo) anche nel caso di inviluppo delle traiettorie degli infiniti filetti fluidi sovrapposti che costituiscono la vena effluente; allo stesso tempo, ulteriore fine è quello di sperimentare e adottare un metodologia rigorosa di acquisizione di immagini da impiegare successivamente nello studio effettivo dell’onda di dam break. In due campagne di prova, con le due diverse dimensioni della breccia, dopo aver perfezionato l’elaborazione delle immagini mediante il software Matlab ed il suo Tool Camera Calibrator, è stato verificato che, con un minimo errore percentuale, i profili riguardanti la breccia di larghezza 3 cm seguono la retta empirica inclinata a 45 gradi, mentre quelli riferiti alla breccia di 5 cm presentano pendenze più elevate; questo ha portato a concludere che per larghezze della breccia crescenti, descrivere il fenomeno 2D attraverso il punto di vista di Horton comporta delle difficoltà e risulta necessario un approccio 3D. Si è successivamente passati alla costruzione del nuovo set-up sperimentale. Lo scheletro della nuova struttura di dimensioni (6,80x6,35x4,30) m è composto da truss comunemente impiegate per la costruzione di palchi per spettacoli o concerti. Il modello è stato costruito sfruttando una struttura preesistente in laboratorio quale un traliccio di ferro lungo circa 10 m che dispone di un sistema che gli permette di scorrere all'interno di due guide verticali (due torri aventi base quadrata e altezza pari a circa 8 m). Il serbatoio di monte è stato alloggiato alle spalle delle due torri. Tenuto conto delle similitudini idrauliche e avendo assunto un fattore di scala ridotto la geometria dell’invaso è stata schematizzata mediante un parallelepipedo in acciaio di dimensioni (3,4x0,9x0,5) m. La breccia è stata ideata in modo da essere indipendente dal serbatoio: questa è disegnata su di un pannello, fissato tramite bullonatura sul lato libero del serbatoio con del mastice/guarnizione che ne conferisce la tenuta idraulica, e volendo condurre gli esperimenti modificando la morfologia della breccia, basterà rimuovere il pannello e sostituirlo con uno identico ma con forma della breccia differente. Il piano di valle, è costituito da pannelli sandwich alveolari di diverse dimensioni che compongono una superficie rettangolare di dimensioni (3,40x 6,30) m. Mediante un’analisi Fem è stata valutato che la deformazione massima delle travi sottostante ai pannelli a pieno regime fosse inferiore al millimetro e quindi accettabile. A causa dell’emergenza mondiale Covid19 non è stato possibile completare la struttura con i pannelli atti a ricoprire lo scheletro della stanza ed effettuare gli esperimenti previsti. Si è tuttavia definita la tipologia di pannelli da adottare e in conclusione è stato condotto uno studio illuminotecnico.