Insegnamento WATER DESIGN
| Nome del corso di laurea | Ingegneria edile-architettura |
|---|---|
| Codice insegnamento | A002662 |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Renato Morbidelli |
| CFU | 10 |
| Regolamento | Coorte 2021 |
| Erogato | Erogato nel 2023/24 |
| Erogato altro regolamento | |
| Anno | 3 |
| Periodo | Annuale |
| Tipo insegnamento | Opzionale (Optional) |
| Tipo attività | Attività formativa integrata |
| Suddivisione |
INFRASTRUTTURE IDRAULICHE URBANE
| Codice | A002663 |
|---|---|
| CFU | 5 |
| Docente responsabile | Renato Morbidelli |
| Docenti |
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| Ore |
|
| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | ICAR/02 |
| Tipo insegnamento | Opzionale (Optional) |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | 1. IDROLOGIA E CICLO IDROLOGICO 2. ACQUEDOTTI 3. FOGNATURE |
| Testi di riferimento | •G. BECCIU, A. PAOLETTI, Esercitazioni di costruzioni idrauliche, CEDAM, Padova, 1999; •L. DA DEPPO, C. DATEI, Fognature, Cortina, Padova, 2004; •G. IPPOLITO, Appunti di costruzioni idrauliche, Liguori Editore, Napoli, 2000 ; •R. K. LINSLEY, J. B. FRANZINI, D. L. FREYBERG, G. TCHOBANOGLOUS, Water resources engineering, McGraw-Hill, New York, 1992; •L. MAYS, Y. K. TOUNG, Hydrosystems engineering and management, McGraw-Hill, New York, 1992; •Dispense del docente disponibili sulla piattaforma APE-LEARNING o su UNISTUDIUM. |
| Obiettivi formativi | Il modulo tratta dei principali processi dell’idrologia di base, della formazione della precipitazione, del processo di infiltrazione e di formazione della pioggia effettiva, della determinazione dell’idrogramma di portata; descrive strumenti di misura delle grandezze coinvolte e metodi di stima di variabili di progetto come la portata di massima piena; fornisce strumenti per la progettazione di infrastrutture idrauliche. Gli obiettivi formativi sono i seguenti. Il primo obiettivo riguarda l'acquisizione delle principali conoscenze relative a: •variabili idrologiche principali, processi idrologici di base alla scala locale e di bacino idrografico, quali l’infiltrazione di acqua nel suolo, la generazione della pioggia effettiva e la sua trasformazione in portata diretta, nonché strumenti e tecniche di misura disponibili; •metodologie di base che quantificano i processi idrologici descritti (il metodo SCS-CN per la stima della pioggia effettiva, l’integrale di convoluzione mediante idrogramma unitario istantaneo o il modello della corrivazione per la stima della portata diretta); •differenti approcci (diretto e indiretto) per la stima della portata di progetto necessaria nella progettazione di opere idrauliche; •fabbisogno idrico, consumi idrici, fonti di approvvigionamento, opere di adduzione, reti di distribuzione; •principi generali sulle reti di fognature e metodi di dimensionamento. Un secondo obiettivo è relativo all'acquisizione delle principali abilità riferite alla capacità di: •selezionare, applicare e interpretare strumenti e tecniche di misura delle principali grandezze idrologiche; •selezionare e applicare modelli di base di formazione della pioggia effettiva e di trasformazione pioggia effettiva-portata diretta per la simulazione di un idrogramma atteso in una fissata sezione fluviale di interesse, sulla base delle informazioni disponibili; •selezionare e applicare un metodo appropriato per la stima della portata di progetto in una sezione fluviale al fine di progettare un’opera idraulica; •selezionare una rete di distribuzione e applicare un metodo appropriato per il suo dimensionamento e la sua verifica; •progettare e dimensionare un serbatoio di compenso; •progettare e verificare un impianto di sollevamento; •selezionare e applicare un metodo appropriato per dimensionare una fognatura; •selezionare e dimensionare le opere accessorie per il funzionamento di una rete fognaria (sifoni, scaricatori, caditoie, pozzetti, impianti di sollevamento). |
| Prerequisiti | Al fine di comprendere e saper applicare i più importanti concetti illustrati e discussi nell'ambito dell'insegnamento è: • necessario che lo studente abbia superato gli esami di Analisi Matematica II e di Meccanica Razionale e Statica; • opportuno che conosca gli argomenti trattati nei corsi di Geometria e Fisica Generale; In particolare è necessario che lo studente abbia dimestichezza con: i concetti di funzione continua, limite, derivata e integrale (semplice, di superficie e di volume) - non solo dal punto di vista dell'analisi matematica ma soprattutto da quello della Meccanica - le funzioni esponenziale e trigonometriche, le equazioni fondamentali della Meccanica (principio di conservazione della massa, equazione di Newton e teorema della quantità di moto). Con riferimento alle applicazioni numeriche, che costituiscono parte importante del corso, è necessario che lo studente sia in grado di risolvere numericamente equazioni implicite mediante le più elementari tecniche dell'analisi numerica (ad esempio: metodo del dimezzamento). |
| Metodi didattici | Il Modulo è organizzato in: •lezioni frontali in aula su tutti gli argomenti del programma con confronto con gli studenti; •esercitazioni in aula svolte nella modalità classica (alla lavagna). |
| Altre informazioni | Dati statistici relativi alle votazioni d'esame conseguite dagli studenti Campione costituito da 411 studenti (dall'a.a. 2012/2013 all'a.a. 2021/2022). Votazione media: 26,55/30; deviazione standard: 2,99/30. Percentuale di studenti che hanno conseguito una valutazione nell'intervallo indicato (estremi compresi) 18 - 21 7,3% 22 - 24 13,9 % 25 - 27 37,2 % 28 - 30 34,5 % 30 e lode 7,1 % Calendario delle prove d'esame: il calendario delle prove di esame è consultabile al link: http://www.ing1.unipg.it/didattica/studiare/calendario-esami |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | La verifica degli obiettivi formativi dell’insegnamento prevede una prova orale. La prova orale consiste in una discussione della durata di circa 45 – 60 minuti finalizzata ad accertare: i) il livello di conoscenza dei contenuti teorico-metodologici relativi alle Infrastrutture Idrauliche, ii) il livello di competenza nell’esporre le possibili soluzioni tecniche di problemi di modellazione idraulica e idrologica, di dimensionamento e verifica delle componenti strutturali ed idrauliche delle infrastrutture idrauliche urbane e delle opere ad esse complementari, iii) l’autonomia di giudizio nel proporre l’approccio più opportuno per ciascun ambito applicativo, con piena consapevolezza delle ipotesi semplificative adottate nelle diverse modellazioni, del significato fisico delle grandezze coinvolte, del livello di indeterminazione dei risultati conseguiti. Le prove orali hanno anche l’obiettivo di verificare la capacità dello studente di esporre con proprietà di linguaggio i temi proposti dalla Commissione, di sostenere un rapporto dialettico durante la discussione e di riassumere i risultati applicativi delle teorie studiate. La valutazione finale verrà effettuata dalla Commissione in trentesimi. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa Nel caso in cui lo studente intenda anticipare l’esame in un anno precedente a quello programmato nel piano di studio, si raccomanda di frequentare il ciclo delle lezioni e di sostenere l’esame nel primo appello utile dopo che le lezioni medesime siano terminate, nel rispetto quindi del semestre di programmazione dell’insegnamento. |
| Programma esteso | Il Modulo affronta la descrizione dei principali processi dell’idrologia di base, la formazione della precipitazione, il processo di infiltrazione e di formazione della pioggia effettiva, la determinazione dell’idrogramma di portata; descrive strumenti di misura delle grandezze coinvolte e metodi di stima di variabili di progetto come la portata di massima piena; fornisce strumenti per la progettazione di infrastrutture idrauliche. Il programma del Modulo è strutturato nelle seguenti Unità didattiche: 1. IDROLOGIA E CICLO IDROLOGICO Il ciclo naturale delle acque. Il bacino idrografico. La formazione e la misura della precipitazione. Elaborazione statistica dei dati. Variabili casuali e probabilità. Densità di probabilità. Distribuzione normale, lognormale e di Gumbel. Linee segnalatrici di possibilità pluviometrica. Stima delle perdite. Il calcolo dell'infiltrazione. La relazione di Philip. Il metodo CN-SCS. Idrogramma di piena. Trasformazione della pioggia in portata. Portata diretta in termini di IUH. Metodo dell'invaso. Metodo della corrivazione. 2. ACQUEDOTTI Fabbisogno idrico. Orizzonte progettuale. Consumi idrici. Fonti di approvvigionamento. Acque superficiali e sotterranee. Opere di adduzione. Reti di distribuzione. Rete unica. Reti separate. Dimensionamento e verifica. Serbatoi di compenso. Progetto e verifica. Regola del filo teso. Impianti di sollevamento. Tubazioni in ghisa, acciaio, materiale plastico e lapideo. Approvvigionamento idrico negli edifici. 3. FOGNATURE Principi generali sulle fognature. Disposizione delle reti. Gli spechi di fognatura. Calcolo delle portate di massima piena. Formula razionale tradizionale. Metodo cinematico. Metodo dell'invaso lineare. Dimensionamento e verifica delle condotte. Condizioni di funzionamento. Sifoni e scaricatori di piena. Caditoie stradali. Pozzetti di ispezione. Impianti di sollevamento di acque bianche e nere. |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | Questo insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile |
LABORATORIO DI WATER DESIGN
| Codice | A002664 |
|---|---|
| CFU | 5 |
| Docente responsabile | Silvia Meniconi |
| Docenti |
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| Ore |
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| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | ICAR/01 |
| Tipo insegnamento | Opzionale (Optional) |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | Gestione delle reti acquedottistiche: - criteri di verifica delle reti di distribuzione, - normativa ARERA - materiali e dispositivi di controllo impiegati nei sistemi acquedottistici - transitori nelle correnti in pressione - tecniche per la verifica dei sistemi e distrettualizzazione - tecniche per il controllo delle perdite idriche Progetto di piscine e fontane - condotte brevi, sistemi di pompaggio, trattamento dell'acqua, moti di filtrazione e filtri Water landscape design Water architecture Cenni sulla normativa PAI, mappe di pericolosità, aree di esondazione e interventi in condizioni di sicurezza idraulica |
| Testi di riferimento | Appunti dei docenti distribuiti durante il corso. Mays, L.W. (2000). Water Distribution Systems Handbook, McGraw-Hill. B. Brunone, M. Ferrante, S. Meniconi, Manuale per una moderna gestione degli acquedotti, Ricerca e controllo delle perdite nelle reti di condotte, Città Studi Edizioni, De Agotsini, 2008. K. A. Breisch, Fountains: Splash and Spectacle, Thames and Hudson, London 1998. H. Dreiseitl, Dieter Grau, K. H.C. Ludwig, Waterscapes: Planen, Bauen und Gestalten Mit Wasser, Basel 2001. E. Di Franco, Rubinetti. Il design della migliore produzione, Motta Editore, Milano 2003. H. Kinkade-Levario, Design for Water: Rainwater Harvesting, Stormwater Catchement, and Alternate Water Resuse, New Society Publishers, Gabriola Island 2007. A. Lohrer, Basics Designing with Water, Birkhäuser, Basel 2008. H. Dreiseitl, Dieter Grau, Recent Waterscapes: Planning, Building and Designing with Water, Birkhäuser, Basel 2009. J. Jain-Neubauer, Water Design: Environment and Histories, Marg Publications, Mumbai 2016. P. Cavagneri, Maria Adriana Giusti, Roberto Revelli, Scienza Idraulica e restauro dei giardini, Celid, Torino 2009. D. Citrini, G. Noseda, Idraulica, Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 2012. |
| Obiettivi formativi | Il corso di LABORATORIO DI WATER DESIGN ha l'obiettivo di fornire allo studente gli strumenti più affidabili e al contempo più avanzati per la soluzione dei problemi legati all'esercizio e sviluppo dei sistemi di condotte a scopo idropotabile. L'attenzione è rivolta non solo alle problematiche di carattere spiccatamente idraulico ma anche a quelle di tipo energetico e gestionale con riferimento sia ai sistemi di adduzione sia alle reti di distribuzione. Nell'ambito del corso vengono inoltre illustrate le tecniche per la verifica della loro funzionalità. Tutti gli argomenti sono inquadrati nell'ambito delle vigenti normative ed indirizzi, anche internazionali, con particolare riferimento alle direttive impartite in materia dall'Autorità di Regolazione per Energia Reti e Ambiente (ARERA). Inoltre, si vuole rendere l’allievo consapevole del fondamentale apporto sperimentale allo sviluppo della disciplina e a coniugare il rigore metodologico con le esigenze di un moderno e funzionale design di tutti gli elementi in cui l’acqua gioca un ruolo fondamentale, applicabili al Landscape Design, Water Architecture. In tale ambito, verrà proposto di fontane e piscine. Infine, verrano studiati i processi di esondazione con un cenno ai modelli bidimensionale e alla normativa vigente (PAI). |
| Prerequisiti | Al fine di comprendere e risolvere le problematiche illustrate e discusse nell'ambito del corso di LABORATORIO DI WATER DESIGN è necessario che lo studente abbia superato gli esami di FONDAMENTI DI WATER DESIGN e Infrastrastrutture Idrauliche Urbane. |
| Metodi didattici | Il corso prevede lezioni di teoria ed esercitazioni. Queste ultime, in relazione al carattere professionalizzante del corso, consisteranno in un progetto relativo ad un impianto reale che sarà svolto dagli studenti divisi in gruppi. Le lezioni di teoria riguardano tutti gli argomenti del programma. L'approccio seguito prevede preliminarmente il collegamento fra le nozioni acquisite e le tecniche per una corretta gestione dei sistemi di condotte, progetto di dispositivi e impianti idraulici per il Water Design, valutazione delle mappe di esondazioni. In tale ambito si utilizzerà il software EPANET e HEC-RAS introdotti nel corso di Fondamenti di Water Design. Utile completamento alla preparazione è rappresentato dalle visite ed esercitazioni svolte presso il laboratorio di Ingegneria delle Acque del Dipartimento di Ingegneria Civile ed Ambientale, struttura dotata di alcune delle più importanti installazioni sperimentali nel campo delle correnti in pressione. Informazioni sul laboratorio di Ingegneria delle Acque si possono trovare al seguente indirizzo: https://welabpg.com Il corso prevede visite tecniche presso impianti. |
| Altre informazioni | E' prevista attività di didattica integrativa consistente in visite presso il Laboratorio di Ingegneria delle Acque del Dipartimento di Ingegneria Civile ed Ambientale per meglio illustrare i caratteri delle correnti in pressione e dei dispositivi idraulici Sono inoltre previste visite presso impianti e seminari specialistici. |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | L'esame consiste in una prova orale durante la quale viene discusso l'elaborato relativo al caso di studio. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa |
| Programma esteso | Gestione delle reti acquedottistiche: - criteri di verifica delle reti di distribuzione, - normativa ARERA - materiali e dispositivi di controllo impiegati nei sistemi acquedottistici - transitori nelle correnti in pressione - tecniche per la verifica dei sistemi e distrettualizzazione - tecniche per il controllo delle perdite idriche Progetto di piscine e fontane - condotte brevi, sistemi di pompaggio, trattamento dell'acqua, moti di filtrazione e filtri Water landscape design Water architecture (per esempio, water square e rain garden) Cenni sulla normativa PAI, mappe di pericolosità, aree di esondazione e interventi in condizioni di sicurezza idraulica |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | Questo insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile |