Riflessioni critiche sull'ottimizzazione della forma di dighe a volta

Michele Fanelli, Alberto Fanelli

Resumen

La ’resistenza di forma’ delle dighe ad arco consente di realizzare strutture con un volume di calcestruzzo notevolmente inferiore a quello di una diga a gravità della stessa altezza. Si richiedono però contropartite in termini di più elevati standard richiesti alla qualità del calcestruzzo, alle casserature, ai trattamenti di fondazione, al tracciamento ed ai vincoli di costruzione dei conci. L’esigenza di minimizzare i costi di realizzazione induce il progettista a ricercare una forma che in prima approssimazione minimizzi il volume di calcestruzzo rispettando una serie di vincoli. Ciò richiede di definire un ’modello strutturale’, un set di ’parametri di forma’, i ’vincoli’ da rispettare, il ’carico di progetto’, una ’funzione obiettivo’ ed infine una ’procedura algoritmica’. Nella pratica corrente si riscontrano le seguenti tendenze: il numero dei ’parametri di forma’ può variare tra una decina e 40 od anche più, poiché si ritiene che ciò sia necessario per consentire alla forma finale di adattarsi con la massima flessibilità al carico ed ai vincoli; il carico di progetto è definito in modo univoco; il modello strutturale preferito è quello ad Elementi Finiti. Da tutto ciò conseguono procedure algoritmiche notevolmente pesanti, e il risultato è una forma univocamente definita, ’ottimale’ in relazione a quell’unico ’carico di progetto’. Ci si può chiedere -poiché la diga reale sarà chiamata nel corso della sua ’vita’ a reggere una grande varietà di carichi, e la forma ottenuta non può evidentemente essere ’ottimale’ in tutti questi casi- se l’apparente rigore di una formulazione così complicata non sia in ultima analisi illusorio e se quindi l’impiego di modelli geometrici con tanti ’gradi di libertà’ e di modelli strutturali ad Elementi Finiti sia giustificato in questa fase preliminare alla progettazione esecutiva (nella quale beninteso l’impiego dei metodi di analisi strutturale ad E. F. ed eventualmente anche di modelli non lineari è imprescindibile). Gli autori intendono presentare un modello semplificato grazie al quale appare che il numero dei parametri di forma può essere drasticamente ridotto (tre o quattro parametri sembrano in generale sufficienti); ciò si consegue incorporando implicitamente nel modello, sin dall’inizio, il rispetto dei vincoli più importanti. Ripetute esperienze hanno mostrato che le forme ottenute con modelli di questo tipo sono generalmente assai prossime a quelle che altri autori ottengono con i modelli più complicati ed onerosi adottati nella pratica corrente.

Palabras clave

Dighe ad arco; Resistenza di forma; Ottimizzazione di forma; Parametri di forma; Vincoli; Procedure algoritmiche; Modelli semplificati

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Referencias

Zhu Bofang, (1990). Optimum design of arch dams. Dam Engineering, Vol. I, Issue 2.

Zhu Bofang, Rao Bin, Jia Jinsheng e Li Yisheng, (1992). Shape optimisation of arch dams for static and dynamic loads. Proceedings of the International Symposium on Practice and Theory of Arch Dams. Hohai University Press, Nanjing (China), Oct. 17–20.

M. Fanelli, (1992). Optimal proportioning of arch-gravity dams: the automatic generation of a simplified starting geometry. Dam Engineering, Vol. III, Issue 2.

M. Fanelli, A. Fanelli e P. Salvaneschi, (1992). A neural network approach to the definition of near optimal arch dam shape. Dam Engineering, Vol. I, Issue 2.

Metodo approssimato per l’ottimizzazione di forma delle dighe ad arco-gravit`a. (An approximated Method for the Shape Optimisation of Arch-Gravity Dams). Tesi di laurea di Orsola Brasi, sostenuta al Politecnico di Milano, anno accademico 1999-2000 (relatori M. & A. Fanelli).

Stoyan Grigorov, Stefan Tasev e Anton Tzenkov, (2005). Extended optimisation of arch dams. Tenth Bulgarian Conference on Theoretical Mechanics, Varna (Bulgaria).

Jiazheng Pan e Jing He, (2000). Chapt. 7: Shape optimisation of arch dams. Large dams in China, China Water Power Press, pp. 443–482.

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