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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
COSTRUZIONI IDRAULICHE
COSTRUZIONI IDRAULICHE
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Opere idrauliche Opere idrauliche
Prof. L. ButeraPolitecnico di Torino
Prof. L. ButeraPolitecnico di Torino
pdelle dighe
pdelle dighe
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
Politecnico di TorinoPolitecnico di Torino
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
O CO COPERE IDRAULICHE ACCESSORIE ALLE
DIGHE I parte
OPERE IDRAULICHE ACCESSORIE ALLE
DIGHE I parte
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
I parteI parte
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Bibliografia consigliataBibliografia consigliata
E. ScimemiE. Scimemi
Compendio di IdraulicaCompendio di IdraulicaCompendio di IdraulicaCompendio di Idraulica
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
CEDAM, Padova, 1955CEDAM, Padova, 1955
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Bibliografia consigliataBibliografia consigliata
M. ViparelliM. Viparelli
Correnti rapideCorrenti rapideCorrenti rapideCorrenti rapide
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
L’energia elettrica, N°7, 1958L’energia elettrica, N°7, 1958
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Bibliografia consigliataBibliografia consigliata
D. Citrini et aliiD. Citrini et alii
Scritti di Giulio De MarchiScritti di Giulio De MarchiScritti di Giulio De MarchiScritti di Giulio De Marchi
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
Milano, 1965Milano, 1965
4
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Bibliografia consigliataBibliografia consigliataG. N. Thorsky, P.J. Tilp, G. N. Thorsky, P.J. Tilp, G. N. Thorsky, P.J. Tilp,
P.C. HaggmanG. N. Thorsky, P.J. Tilp,
P.C. Haggman
Slug flow in steep chutesSlug flow in steep chutesSlug flow in steep chutesSlug flow in steep chutes
United States Department of United States Department of
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
United States Department of Interior Bureau of Reclamation. Denver, Colorado, 1967
United States Department of Interior Bureau of Reclamation. Denver, Colorado, 1967
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Bibliografia consigliataBibliografia consigliata
A. GhettiA. Ghetti
IdraulicaIdraulicaIdraulicaIdraulica
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
Cortina, Padova, 1981Cortina, Padova, 1981
5
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Bibliografia consigliataBibliografia consigliata
E. Marchi, A. RubattaE. Marchi, A. Rubatta
Meccanica dei fluidi: principi Meccanica dei fluidi: principi e applicazioni idraulichee applicazioni idrauliche
Meccanica dei fluidi: principi Meccanica dei fluidi: principi e applicazioni idraulichee applicazioni idrauliche
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
UTET, Torino, 1981UTET, Torino, 1981
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Bibliografia consigliataBibliografia consigliata
D.L. Vischer, W.H. HagerD.L. Vischer, W.H. Hager
Dam HydraulicsDam HydraulicsDam HydraulicsDam Hydraulics
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
John Wiley and Sons, 1999John Wiley and Sons, 1999
6
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Bibliografia consigliataBibliografia consigliata
J. Speerli, W.H. HagerJ. Speerli, W.H. Hager
AirAir--water flow water flow in bottom outletsin bottom outlets
AirAir--water flow water flow in bottom outletsin bottom outlets
Canadian Journal of Civil Canadian Journal of Civil
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
Canadian Journal of Civil Engineering, Vol. 27, pp. 454-462, 2000
Canadian Journal of Civil Engineering, Vol. 27, pp. 454-462, 2000
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Bibliografia consigliataBibliografia consigliata
I. AydinI. Aydin
Air demand behind high Air demand behind high head gates during head gates during emergency closureemergency closure
Air demand behind high Air demand behind high head gates during head gates during emergency closureemergency closure
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
Journal of Hydraulic Research, Vol. 40, pp. 83-93, 2002Journal of Hydraulic Research, Vol. 40, pp. 83-93, 2002
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Argomenti del moduloArgomenti del modulo
Scarichi di superficieScarichi di superficieScarichi di superficieScarichi di superficie
Canali collettori e fugatoriCanali collettori e fugatoriCanali collettori e fugatoriCanali collettori e fugatori
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
Scarichi di superficie soggetti Scarichi di superficie soggetti a saturazionea saturazioneScarichi di superficie soggetti Scarichi di superficie soggetti a saturazionea saturazione
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Argomenti del moduloArgomenti del modulo
Scarichi di fondoScarichi di fondoe mezzofondoe mezzofondoScarichi di fondoScarichi di fondoe mezzofondoe mezzofondo
Opere di dissipazioneOpere di dissipazioneOpere di dissipazioneOpere di dissipazione
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
Opere di dissipazioneOpere di dissipazioneOpere di dissipazioneOpere di dissipazione
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Argomenti della lezioneArgomenti della lezione
ààààGeneralitàGeneralitàGeneralitàGeneralità
Profilo tracimante fissoProfilo tracimante fissoProfilo tracimante fissoProfilo tracimante fisso
S i d ll t t S i d ll t t S i d ll t t S i d ll t t
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
Scarico della portata Scarico della portata di pienadi pienaScarico della portata Scarico della portata di pienadi piena
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Argomenti della lezioneArgomenti della lezione
Profilo tracimante fissoProfilo tracimante fissocon paratoiecon paratoieProfilo tracimante fissoProfilo tracimante fissocon paratoiecon paratoie
Dimensionamento del Dimensionamento del Dimensionamento del Dimensionamento del
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
Dimensionamento del Dimensionamento del canale di grondacanale di grondaDimensionamento del Dimensionamento del canale di grondacanale di gronda
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
GeneralitàGeneralità
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Scarichi di superficieScarichi di superficie
Gli organi accessori peril funzionamento dei serbatoi sono organi
tutt’altro che “accessori”
Gli organi accessori peril funzionamento dei serbatoi sono organi
tutt’altro che “accessori”
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
Scarico di superficie, Place MoulinScarico di superficie, Place Moulin
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Cosa dice il regolamento dighe?
Cosa dice il regolamento dighe?
D.P.R. 1 novembre 1959: Art. 3 D.P.R. 1 novembre 1959: Art. 3
Massima piena e organi di scaricoMassima piena e organi di scarico
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
L l i id li d à L l i id li d à La relazione idraulica dovrà giustificare il valore assuntoper la portata della massima
piena prevedibile, ai finidel dimensionamento degli
organi di scarico …
La relazione idraulica dovrà giustificare il valore assuntoper la portata della massima
piena prevedibile, ai finidel dimensionamento degli
organi di scarico …
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
organi di scarico …organi di scarico …
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
h l h l … avuto presente che lo smaltimento delle piene dovrà
essere affidato in misuraprevalente agli scarichi di superficie i quali saranno
preferibilmente disposti fuori
… avuto presente che lo smaltimento delle piene dovrà
essere affidato in misuraprevalente agli scarichi di superficie i quali saranno
preferibilmente disposti fuori
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preferibilmente disposti fuoridel corpo dello sbarramentopreferibilmente disposti fuoridel corpo dello sbarramento
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Massima pienaMassima piena
Oggi si ragiona su tempiOggi si ragiona su tempi
PrevalentementePrevalentemente
2/3 scarico di superficie2/3 scarico di superficie2/3 scarico di superficie2/3 scarico di superficie
Oggi si ragiona su tempidi ritorno di 1000 anni
Oggi si ragiona su tempidi ritorno di 1000 anni
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/ p/ p/ p/ p
1/3 scarico in pressione1/3 scarico in pressione1/3 scarico in pressione1/3 scarico in pressione
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
… ma per le dighe in materiale sciolto
… ma per le dighe in materiale sciolto
D.M. LL.PP. 24 marzo 1982D.M. LL.PP. 24 marzo 1982
La portata massima da scaricare per il più gravoso
evento di piena previsto deve
La portata massima da scaricare per il più gravoso
evento di piena previsto deve
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evento di piena previsto deve essere evacuabile unicamentecon gli scarichi di superficie
evento di piena previsto deve essere evacuabile unicamentecon gli scarichi di superficie
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Profilo tracimanteProfilo tracimante
FissoFisso
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Fisso + paratoieFisso + paratoie
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Profilo tracimante fissoProfilo tracimante fisso
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Deriva dallo Stramazzo BazinDeriva dallo Stramazzo Bazin
Lato di valleLato di valle
HB HB HH
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
BH88.0H ⋅≅
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Da cuiDa cui Profilo CreagerProfilo Creager
HB HB HH
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
BH88.0H ⋅≅
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Il profilo tracimante Creager“sposa” il profilo inferiore
provocato dalla portataQP che tracima da uno
stramazzo Bazin
Il profilo tracimante Creager“sposa” il profilo inferiore
provocato dalla portataQP che tracima da uno
stramazzo Bazin
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Pressioni sul profilo tracimante
Pressioni sul profilo tracimante PS QQ <profilo tracimante profilo tracimante
Depressioni sul Depressioni sul
SeSe
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Depressioni sul profilo tracimante
Depressioni sul profilo tracimante PS QQ >
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
È opportuna una leggera pressione sul profilo tracimante
È opportuna una leggera pressione sul profilo tracimante
85.1x5.0y ⋅=
Ne segueNe segue
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Profilo inferiore della vena tracimante del Bazin
Profilo inferiore della vena tracimante del Bazin
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
È opportuna una leggera pressione sul profilo tracimante
È opportuna una leggera pressione sul profilo tracimante
8.1x47.0y ⋅=
Ne segueNe segue
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Sagoma del Creagerin calcestruzzo
Sagoma del Creagerin calcestruzzo
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
DoveDove8.1x47.0y ⋅=xx
HY
y =
Xyy
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HX
x =85.1x5.0y ⋅=
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Lato di monteLato di monte
La sagoma dello sfioratore lato monte, è meno
impegnativa dal punto di vista idrodinamico
La sagoma dello sfioratore lato monte, è meno
impegnativa dal punto di vista idrodinamico
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
XXHH
°=α 45
XX
4.0rHR
==
Si accettaSi accetta
RR αα
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YY75.0c
HC
==CC
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Scarico dellaportata di piena
Scarico dellaportata di piena
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
QQ11
tt
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
1 - Portata di pienain arrivo al serbatoio1 - Portata di piena
in arrivo al serbatoio
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
22
QQ11
22
tt
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
2 - Portata laminata2 - Portata laminata
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
22
QQ11
3322
tt
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
3 - Volume invasato3 - Volume invasato
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
gH2HL)48.047.0(Qlam ⋅⋅÷=
Cautelativamente conviene dimensionare lo sfioratore con la portata di piena in arrivo, salvo grandissimi
Cautelativamente conviene dimensionare lo sfioratore con la portata di piena in arrivo, salvo grandissimi
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arrivo, salvo grandissimi volumi di laminazione
arrivo, salvo grandissimi volumi di laminazione
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Profilo tracimante fisso con paratoieProfilo tracimante fisso con paratoie
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Se è necessario ridurreL o H lo sfioratoresi presenta così
schematicamente
Se è necessario ridurreL o H lo sfioratoresi presenta così
schematicamente
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Ubicazione delle paratoieUbicazione delle paratoie
A valle del canale collettore delle portate di scarico fissoA valle del canale collettore delle portate di scarico fisso
All’incile del canale All’incile del canale
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All incile del canale adduttore al canale fugatore
All incile del canale adduttore al canale fugatore
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
Profilo tracimante fissoProfilo tracimante fisso
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Profilo tracimanteProfilo tracimante
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
Profilo tracimanteProfilo tracimantecon paratoiecon paratoie
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Incile canale adduttoreIncile canale adduttore
Inizio canale adduttoreInizio canale adduttore
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
Inizio canale adduttoreInizio canale adduttore
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Dimensionamento del canale di gronda
Dimensionamento del canale di gronda
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
HHAndamento debolmente irregolare
Andamento debolmente irregolaregg
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Pelo libero nelle sezioni trasversali del canale di gronda
Pelo libero nelle sezioni trasversali del canale di gronda
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
HH
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Il pelo libero viene assunto parallelo al fondo sezione per sezione
Il pelo libero viene assunto parallelo al fondo sezione per sezione
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Livello nel serbatoioLivello nel serbatoio
Pelo libero da monte verso valle nel canale di grondaPelo libero da monte verso valle nel canale di gronda
Livello nel serbatoioLivello nel serbatoio
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
Ciglio sfioranteCiglio sfiorante Pelo liberoPelo libero
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
QQ QQ QQ
Inizio canale a Q=costInizio canale a Q=cost
ymym
yy
Q1Q1 Q2Q2 QtotQtot
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Q linearmente crescenteQ linearmente crescente
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Ipotesi semplificativeIpotesi semplificative
Sezione rettangolaredel canale di grondaSezione rettangolaredel canale di gronda
Moto permanenteMoto permanente
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
p(piena costante)
p(piena costante)
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Ipotesi semplificativeIpotesi semplificative
Azioni tangenziali lungoil moto compensate dalla
componente peso delliquido lungo il moto
Azioni tangenziali lungoil moto compensate dalla
componente peso delliquido lungo il moto
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Si applica l’equazione globalein condizioni dinamiche
Si applica l’equazione globalein condizioni dinamiche
0MMITFP 21C =−++++
d i i l i id i i l i i
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Tra due sezioni e la si proietta nella direzione del moto
Tra due sezioni e la si proietta nella direzione del moto
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
11 22
M1M1 M2M2
PP22
F1F1 F2F2
TT
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0MFMF 2211 =−−+
29
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Da cuiDa cui
2211 MFMF +=+
In ogni sezione la spinta totalei ti t t
In ogni sezione la spinta totalei ti t t
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si mantiene costantesi mantiene costante
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
NotaNota
Nel risalto idraulico la portata che attraversa le due sezioni interessate
al risalto è la stessa
Nel risalto idraulico la portata che attraversa le due sezioni interessate
al risalto è la stessa
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
NotaNota
Qui la portata cresce con legge nota e assegnata procedendo da monte
verso valle
Qui la portata cresce con legge nota e assegnata procedendo da monte
verso valle
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
11 22EsempioEsempio
ymymycyc
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
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2tot
c LgQ
y⋅
=
31
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
Sezione 1: inizio canale di grondaSezione 1: inizio canale di gronda
Sezione 2: termine canale di grondaSezione 2: termine canale di gronda
Nella sezione 1 è M1=0 perchéin essa inizia la portata nel
canale di gronda
Nella sezione 1 è M1=0 perchéin essa inizia la portata nel
canale di gronda
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
221 MFF +=
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
1
Si ricavaSi ricava
=⋅⋅γ⋅ Ly21 2
m
ccc2c ygygLyLy
21
⋅⋅⋅⋅⋅⋅ρ+⋅⋅γ⋅=
LL
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
1
Si ricavaSi ricava
=⋅⋅γ⋅ Ly21 2
m
ccc2c ygygLyLy
21
⋅⋅⋅⋅⋅⋅ρ+⋅⋅γ⋅=
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
QtotQtot ucuc
Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
1
Si ricavaSi ricava
=⋅⋅γ⋅ Ly21 2
m
ccc2c ygygLyLy
21
⋅⋅⋅⋅⋅⋅ρ+⋅⋅γ⋅=
Prof. Luigi ButeraPolitecnico di Torino
Da cuiDa cui cm y3y ⋅=
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Costruzioni idraulicheOpere idrauliche delle dighe I
COSTRUZIONI IDRAULICHE
COSTRUZIONI IDRAULICHE
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