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La Grand Ethiopian Renaissance Dam (GERD) rappresenta il futuro per la produzione energetica dell’Etiopia. I lavori di costruzione sono iniziati a fine 2010, e quando sarà terminata sarà la diga più grande d’Africa: con un costo di 3,377 miliardi di euro, la diga è lunga 1.780 m, alta 175 m, e con un bacino dal volume complessivo di 74.000 milioni di m3.
Il progetto, situato lungo il Nilo Azzurro a circa 700 km a Nord-Ovest della capitale Addis Abeba, nella regione di Benishangul – Gumaz, comprende una diga principale a gravità in calcestruzzo rullato e compattato, o RCC – Rolled Compacted Concrete (attualmente la più grande del mondo in RCC), e due centrali idroelettriche poste sulle due rive del fiume. La centrale in riva destra è dotata di 10 turbine Francis (con potenza di 375 MW ciascuna) e quella in riva sinistra di 6 turbine con una potenza installata complessiva di 6.000 MW e una produzione prevista di 15.000 GWh/anno.
Il progetto comprende anche uno sfioratore di superficie in calcestruzzo della capacità di 15.000 m3/s, una diga di sella lunga 4,8 km realizzata in rockfill del volume complessivo di 17 milioni di m3; una linea di trasmissione 400 kV che collega la sottostazione del Beles alla sottostazione da 500 kV ed altre opere accessorie (strade, ponti, ecc).
Con queste caratteristiche tecniche, GERD rappresenta oggi il principale progetto idroelettrico in corso nel Paese, e triplicherà l’energia attualmente consumata in Etiopia.

Image credit: Salini Impregilo S.p.A. (premere sull’immagine per ingrandirla)

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I potenziali impatti del progetto sono stati valutati in un’apposita ESIA (Environmental and Social Impact Assessment) approvata dalle autorità competenti e gestiti mediante specifici piani di mitigazione e controllo. Inoltre, i tre paesi sui cui territori scorre il Nilo Azzurro (Etiopia, Sudan ed Egitto) stanno realizzando un ulteriore studio volto ad ottimizzare le operazioni di riempimento del bacino e la strategia di gestione dell’impianto, al fine di assicurare un’equa distribuzione dei benefici derivanti dal progetto.

PRINCIPALI DATI TECNICI DELL’IMPIANTO

DIGA PRINCIPALE
Altezza: 175 m
Lunghezza: 1.780 m
Scavo: 3.500.000 m3
Volume RCC: 10.500.000 m3
Volume bacino: 74 miliardi di m3

2 POWERHOUSE
N° 15 condotte forzate (Diametro: 8.5 m, Lunghezza: 180 m)
N° 4 condotte di deviazione (Diametro: 8 m, Lunghezza: 210 m)
Riva destra: n° 10 turbine Francis da 375 MW ciascuna
Riva sinistra: n° 6 turbine Francis da 375 MW ciascuna

POTENZA & ENERGIA
Potenza installata: 6.000 MW
Capacità produttiva: 15.000 GWh/anno

DIGA DI SELLA IN ROCKFILL
Altezza: 55 m
Lunghezza: 4.800 m
Volume RCC: 17.000.000 m3

PONTE
Lunghezza: 260 m
Larghezza: 10 m
N° campate: 6
Lmax campate: 72 m

Testo redatto su fonte Salini Impregilo S.p.A.
Images credit: UKRHYDROPROJECT PRJSC

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U-MOVE, Knowledge and Innovation Community in Urban Mobility, è un progetto che si propone di creare un ecosistema che consenta di sviluppare, testare e implementare soluzioni di mobilità urbana incentrate sull’utente, per un trasporto intermodale senza soluzione di continuità e un migliore utilizzo del territorio urbano. L’iniziativa, ambiziosa e unica nel suo genere, prevede la creazione di un Innovation Hub per il Sud Europa coordinato dal Politecnico di Torino.
Sono partner dell’iniziativa i principali player sia pubblici che privati del settore: Politecnico di Milano, Università degli Studi di Genova, Centre for Research and Technology Hellas – CERTH (Grecia), ENI, FCA-CRF, Ferrovie dello Stato Italiane, IVECO, Swarco Mizar, TIM. Il progetto prevede inoltre il coinvolgimento delle Regioni Piemonte e Liguria e delle Città di Torino, Genova e Trento.
L’hub si interfaccerà con gli altri nodi del progetto previsti nelle altre regioni europee: un consorzio di 50 partner pubblici e privati provenienti da Francia, Germania, Italia, Grecia, Spagna e Paesi Nordici che opereranno in sinergia per la raccolta e il coordinamento delle best practices sulla mobilità urbana rivolte al trasporto di persone e merci.

Ricerca, educazione e innovazione sono le parole chiave del progetto, che affronterà le principali sfide sociali legate alla mobilità di persone e beni nelle aree urbane. L’approccio si concentra sui bisogni dell’utente (cittadino, operatore, spedizioniere, trasportatore), proponendo soluzioni efficienti ed efficaci, ma allo stesso tempo sostenibili, attente al consumo di suolo, così come all’inclusione di tutte le categorie di utenti.
L’obiettivo finale della partnership sarà quello di contribuire alla crescita economica dell’Europa, conciliando le esigenze individuali del viaggiatore con quelle della società nel suo insieme. In questo contesto, un ruolo chiave è affidato alle città e alle regioni, che partecipano direttamente alla governance di U-MOVE, non limitando il proprio ruolo a quello di Living lab, ma partecipando direttamente al processo di innovazione e co-creazione.

Testo redatto su fonte Politecnico di Torino del 5 ottobre 2018
Per approfondimenti sul progetto U-MOVE: www.umove-kic.com
Images credit: Beboy/FOTOLIA.COM

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Nell’ambito del recupero di scorie da siderurgia, la sinergia tra una start-up di Pordenone e tre Istituti del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) – Istituto di Geologia Ambientale e Geoingegneria (IGAG), Istituto di Ricerca Sulle Acque (IRSA), Istituto di Struttura della Materia (ISM) – ha prodotto dei risultati molto importanti. Il processo industriale, descritto in un brevetto di proprietà dell’Azienda, ha avuto bisogno del contributo dei ricercatori CNR, sia per l’approfondimento di alcuni aspetti tecnici volti al miglioramento della tecnologia, sia per rendere il processo di stabilizzazione delle scorie utilizzabile nel pieno rispetto dei vincoli ambientali. I ricercatori hanno contribuito in maniera metodologica a valorizzare i processi industriali studiati.

Oggi il processo è in grado di isolare perfettamente la scoria e renderla simile ad un inerte in modo da poter essere utilizzata in grande quantità nei calcestruzzi, soprattutto in quelli strutturali faccia a vista. In tal modo potrà essere evitato l’utilizzo dell’inerte naturale che norma.
Si tratta di un settore di estremo interesse, dove le competenze sono talmente specifiche che difficilmente possono essere concentrate su un’unica professionalità, e proprio questa esigenza ha richiesto una fase di coordinamento delle attività tra i tre Istituti del CNR.

Le scorie, una volta rivestite da una miscela di cementi economici opportunamente studiati, risulta avere le caratteristiche tipiche di un inerte naturale e possiede quindi le proprietà per un loro corretto utilizzo nella preparazione di calcestruzzi strutturali. Il manufatto finale ha proprietà di resistenza meccanica comparabile a quella ottenibile con un calcestruzzo tradizionale e senza meccanismi di rilascio di acqua, rendendo i manufatti molto stabili alle escursioni termiche. Attualmente sono stati prodotti dei calcestruzzi strutturali faccia a vista con percentuali di sostituzione dell’inerte naturale del 50%, e comunque una sostituzione completa dell’inerte naturale per la porzione del fuso granulometrico superiore ai 4 mm. Si spera di poter arrivare ad una percentuale di scorie nei calcestruzzi strutturali del 70%-80% senza l’utilizzo di additivi chimici speciali.

Il processo messo a punto è molto importante perché vede la scoria non più come un problema per la tutela dell’ambiente, di cui bisogna farsi carico con un corretto smaltimento e rappresentando al tempo stesso un costo consistente nel sistema di produzione dell’acciaio. Al contrario, costituisce l’opportunità di considerare la scoria come una risorsa, in grado di preservare e conservare i siti di estrazione di ghiaia, sabbia e pietrisco che vengono continuamente depauperati, causando notevoli danni ambientali. Un danno evitabile in considerazione del fatto che la scoria rivestita ha un comportamento simile all’inerte naturale. Non più quindi un costo, ma un valore nel sistema edilizio che potrebbe essere utilizzato in grandi quantità, favorendo il processo industriale per realizzare una economia circolare di grande valore.

Testo redatto su fonte CNR del 10 luglio 2018
Images credit: Shigeru Fuse/Fuse-atelier e CNR

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To aid the design of buildings with lower environmental impacts, it is important to be able to rapidly compare the predicted impacts and costs of design alternatives at early stages of the design process when many influential decisions are made. At the same time, it is also important to preserve design flexibility in order to better accommodate diverse project constraints and goals. This paper presents the first use of an early-design, probabilistic life cycle assessment (LCA) method to identify and summarize the characteristics of buildings with near-optimum or “quasi-optimum” life cycle impacts and costs. Two design guidance methods are explored: sequential specification – in which influential attributes are iteratively identified and specified – and genetic optimization. The efficiency of these methods are compared using information entropy to quantify the flexibility of the probabilistic design as it is refined. Genetic optimization is found to be more efficient than sequential specification because it leads to more optimal solutions with greater flexibility. Quasi-optimum designs are identified and analyzed to determine which attributes must be specified in a particular way and which attributes have more flexible ranges to achieve a given percentage of the optimum reduction in impacts and costs. It is found that quasi-optimum designs representing 75% of these optimum reductions can be associated with a 40% increase in design flexibility over optimized designs. Twelve cases are presented that explore the influence of climate, analysis period, energy-related impact factor variability, and optimization weighting of impacts and costs on quasi-optimum designs.

The tuned mass damper inerter (TMDI) couples the classical tuned mass damper (TMD) with an inerter, a mechanical device whose generated force is proportional to the relative acceleration between its terminals, thus providing beneficial mass‐amplification effects. This paper deals with a dynamic layout in which the TMDI is installed below the isolation floor of base‐isolated structures in order to enhance the earthquake resilience and reduce the displacement demand. Unlike most of the literature studies that assumed a linearized behavior of the isolators, the aim of this paper is to investigate the effectiveness of the TMDI while accounting for the nonlinearity of the isolators. Two nonlinear constitutive behaviors are considered, a Coulomb friction model and a Bouc‐Wen hysteretic model, representative of friction pendulum and of lead‐rubber‐bearing isolators, respectively. Optimal design is based on the stochastic dynamic analysis of the system, by modeling the base acceleration as a Kanai‐Tajimi filtered stationary random process and resorting to the stochastic linearization technique to handle the nonlinear terms. Different tuning criteria based on displacement, acceleration, and energy‐based performance indices are defined, and their implications in a design process are discussed. It is proven that the improved robustness of the TMDI reduces its performance sensitivity to the tuning frequency and to the earthquake frequency content, which are well‐known shortcomings of TMD‐like systems. This important feature makes the TMDI particularly suitable for nonlinear base‐isolated structures that are affected by unavoidable uncertainties in the isolators’ properties and that may experience changes of isolators effective stiffness depending on the excitation level.

When large deformation occurs in a tunnel, resulting in the primary lining intruding into the tunnel clearance, an appropriate treatment method is critically important to ensure that the tunnel can be completed on time and safely. This paper investigates the optimal treatment timing and technique for replacing the deformed primary lining. For this purpose, a two-stage numerical approach is employed for a severe tunnel collapse accident occurring on the Jinhong Highway. In the first stage, a global tunnel model is constructed using the finite difference method (FDM). The parameters are calibrated by the synthetic rock mass (SRM) approach, laboratory testing and field data. The continuously yielding (CY) joint model is used in the SRM, and its parameters are derived by the joint direct shear test. In the second stage, a local model encompassing the discrete fracture network (DFN) is constructed using the discrete element method (DEM) in the collapsed zone. Based on the DEM, the influence of the primary lining rehabilitation on the failure of the rock masses is analyzed. The local model is used to study the optimal rehabilitation timing, the optimum rehabilitation duration and the reasonable length of each replacement cycle. The following three conclusions are drawn. (1) The optimal rehabilitation timing is when the deformation of the rock masses reaches 90% of the total deformation. (2) There is a time threshold for the duration of the rehabilitation; if the duration is less than this value, the impact on the surrounding rock is small and almost the same. However, if the duration exceeds this value, the damage to the rock mass will increase as the duration increases. (3) The reasonable length of every replacement cycle should be less than the steel support spacing.