Di­ghe e im­pian­ti

Dopo la diga di Darbola, il primo importante incarico che segnerà in modo indelebile la storia del suo studio è stato quello per la progettazione della diga di Contra in Val Verzasca (1957-1966). A segnare l’internazionalità dell’attività, ma anche e soprattutto l’interesse e la proficua ricerca e attuazione di soluzioni costruttive originali, presentiamo la diga ad arco di Zimapán in Messico (1990-1993), opera impressionante anche da punto di vista della relazione fa il manufatto e il contesto orografico. La terza scelta è caduta sulla ricostruzione della diga di Sera in Vallese (2009-2010) per l’attualità dell’approccio progettuale su un manufatto che termina, e lo sarà per tantissimi altri nei prossimi decenni, il suo ciclo di vita. (AP, GB)

Diga di Contra

Il progresso della tecnica e il costante aumento del consumo di elettricità nel periodo successivo alla seconda guerra mondiale rendevano progressivamente insufficiente il vecchio impianto idroelettrico di Tenero, messo in servizio nel 1911. Nel 1955, la città di Lugano, concessionaria dell’impianto tramite la sua Officina Elettrica, affidava quindi al neocostituito ufficio di ingegneria Lombardi-Gellera di Locarno uno studio finalizzato a valutare se un più completo e razionale sfruttamento dei deflussi disponibili in Val Verzasca non fosse possibile ed economicamente favorevole. Lo studio dimostrò i vantaggi ottenibili nella realizzazione di un importante bacino fino a quota 470 m slm, ossia poco sotto la quota di captazione del vecchio impianto.

Dopo soli 10 anni dall’avvio degli studi preliminari, il nuovo impianto entra in servizio nel 1965. Rispetto alla situazione preesistente, la produzione di energia aumenta di 4 volte e la potenza addirittura di 12 volte. L’importante accumulo d’acqua permette così di coprire i fabbisogni di punta e di regolare in modo ottimale i deflussi assai variabili del torrente Verzasca. Lo schema è abbastanza semplice e costituito dalla diga ad arco di 220 m d’altezza, il pozzo inclinato, la centrale in caverna e la galleria di scarico di 1.9 km di lunghezza che restituisce l’acqua direttamente nel lago Maggiore. La centrale sotterranea dispone di tre turbine Francis da 35 MW cadauna, con una capacità di scarico totale di 50 mc/s e una potenza media generata annualmente di 234 GWh. La diga, del tipo ad arco a doppia curvatura, era all’epoca una delle più alte e snelle al mondo con un volume di calcestruzzo di soli 0.6 mio di mccirca. Le dighe di Mauvoisin e Luzzone, d’altezza paragonabile, avevano volumi di calcestruzzo da 2 a 4 volte superiori.

Il primo riempimento avvenne nel mese di settembre del 1965 in modo rapido e incontrollato a causa di importanti precipitazioni sollevando non poche preoccupazioni sia nei tecnici coinvolti che nella popolazione sottostante. Dopo gli incidenti occorsi alle dighe di Malpasset (Francia, 1959), Vajont (Italia, 1963) e Mattmark (Svizzera, 30 agosto 1965) la percezione della pericolosità di questo tipo di opere aveva raggiunto livelli molto alti.

Al momento della messa in servizio dell’impianto, Giovanni Lombardi aveva raggiunto l’età di 39 anni.

Committenza: Verzasca SA, Lugano 
Fiume: Verzasca
Ubicazione: Ticino (Svizzera) 
Date: costruzione/riparazione 1961-1965, messa in opera: 1965 
Gestore: Verzasca SA, Lugano
Volume utile: 94’100’000 mc 
Tipologia: Diga ad arco a doppia curvatura 
Quota coronamento: 473.45 m slm 
Altezza massima: 220 m 
Quota invaso massimo normale: 470 m slm 
Lunghezza del coronamento: 380 m 
Volume di calcestruzzo: 670’000 mc
Capacità sfioratore: 1600 mc/s 
Produzione energetica annua: 234 GWh 
Potenza: 105 MW 
Uso principale: idroelettrico/3 turbine Francis 
Impresario costruttore diga: Farsura, Milano (oggi Salini-Impregilo); CSC Centrale: Hatt-Haller 
Impianti elettromeccanici centrale: Brown Boveri 
Impianti idraulici: Vevey (turbine) 
Strumentazione diga: Huggenberger AG

Diga Zimapán

La diga ad arco sottile di Zimapán, alta 207 m con un coronamento di 115 m, chiude una stretta gola scavata nel massiccio calcare dal fiume Moctezuma, in vicinanza della città di Cadereyta in Messico. Il bacino con un volume utile di 680 hmc si estende su 23 kmq. Il salto netto dell’impianto di 600 m permette la produzione annua di 1140 GWh con una potenza di 292 MW.

L’estrema strettezza della gola ha reso necessarie soluzioni costruttive originali quanto rimarcabili onde ottimizzare tutte le fasi di realizzazione. Due gallerie di accesso a livello del coronamento scavate nel massiccio roccioso d’appoggio hanno permesso di limitare l’estensione degli scavi a cielo aperto. Due conci della diga sono stati realizzati con precedenza nell’appoggio sinistro per offrire maggiore superficie all’installazione del cantiere. In sponda destra lo scavo è iniziato in una semi-caverna ricavata nel ripidissimo fianco della valle.

Due pozzi verticali sono stati realizzati nelle spalle rocciose della diga per dare accesso alle gallerie d’iniezione e di drenaggio, di lunghezze comprese fra i 95 e i 180 m. Tre gallerie nel corpo diga connesse ai pozzi di accesso facilitarono l’ispezione e il monitoraggio. Lo scarico di fondo, situato circa 40 m sopra il letto del fiume, è munito di 2 paratoie piane.

La diga ha richiesto la messa in opera di circa 220’000 mcdi calcestruzzo, valore relativamente modesto considerata la sua altezza.

Committenza: Comisión Federal de Electricidad CFE 
Fiume: Moctezuma
Ubicazione: Hidalgo (Messico) 
Date: costruzione/riparazione 1990-1994, messa in opera 1996 
Gestore: Comisión Federal de Electricidad CFE 
Volume totale bacino: 1’360’000’000 mc 
Volume utile: 680’000’000 mc 
Tipologia: Diga ad arco
Quota coronamento: 1565 m slm
Altezza massima: 207 m 
Quota invaso massimo normale: 1560 m slm
Lunghezza del coronamento: 115 m
Volume di calcestruzzo: 220’000 mc
Produzione energetica annua: 1140 GWh
Potenza: 292 MW 
Uso principale: idroelettrico/2 generatori a turbina Pelton
Impresario costruttore diga: Impregilo

Ricostruzione della diga ad arco di Sera

La diga ad arco di Sera, ubicata nella Zwischbergental (Vallese), è stata messa in esercizio nel 1952 con l’intento di creare un bacino di compensazione di 175’000 mc per la regolazione giornaliera degli afflussi alla centrale idroelettrica di Gondo.

Si trattava di una diga ad arco molto snella, costituita da un cilindro di 1 m di spessore a fronte di un’altezza di 25 m e una lunghezza del coronamento di 75 m. Il calcestruzzo soffriva di un fenomeno di rigonfiamento dovuto alla reazione chimica tra gli inerti e il cemento conosciuta come reazione alcali-aggregati, che aveva comportato una deformazione irreversibile verso monte e diverse fessure, in particolare lungo il piede di valle.

Dopo le prime misure di rinforzo eseguite nel 2006 tramite la posa di ancoraggi precompressi verticali, sono state immediatamente avviate le attività di progettazione per la messa a punto del risanamento definitivo. La costruzione di una nuova diga a valle dell’esistente permetteva di risolvere in modo definitivo le problematiche della vecchia diga e di migliorare la gestione delle piene e dei sedimenti, evitando tuttavia di dover mettere fuori esercizio l’impianto per un periodo prolungato durante i lavori.

Seppur di dimensioni modeste, la realizzazione della nuova diga ad arco ha praticamente richiesto lo sviluppo di tutti i dettagli esecutivi presenti in una grande diga di questo tipo: una geometria ottimizzata caratterizzata da archi ellittici e una volta a doppia curvatura, i dispositivi di iniezione dei giunti verticali di contrazione, le chiavi di taglio in questi giunti (nella forma a mammelloni proposta da Lombardi già per la diga di Kops), nonché lo schermo di iniezione realizzato secondo il metodo GIN.

Un’ulteriore particolarità era data dall’impossibilità, per la topografia poco favorevole, di allontanare la nuova diga verso valle, che è quindi stata realizzata praticamente a ridosso di quella esistente. In particolare in sponda destra si è dovuto procedere al taglio del piede di valle della diga e della roccia sottostante, onde realizzare la fondazione per la nuova struttura.

Per evitare problematiche di rigonfiamento in futuro, il nuovo calcestruzzo è stato realizzato con l’utilizzo di cemento d’altoforno e la selezione accurata degli inerti. La nuova diga è stata costruita negli anni 2009-2010 e i lavori si sono conclusi con la demolizione di quella originale. Va ricordato infine che la nuova diga è stata dimensionata in modo tale da consentire un eventuale futuro sopralzo di 6 m dello sbarramento.

Committenza: Energie Electrique du Simplon SA 
Impresa: Zenklusen Bau AG 
Ingegneria civile: Lombardi SA 
Fiume: Grosswasser 
Ubicazione: Vallese (Svizzera) 
Date costruzione/riparazione: 2009-2011, messa in opera 1952-2011
Gestore: Energie Electrique du Simplon SA 
Volume totale bacino: 175’000 mc 
Volume utile: 151’000 mc 
Tipologia: Diga ad arco 
Quota coronamento: 1281.70 m slm 
Altezza massima: 25.7 m 
Quota invaso massimo normale: 1278.00 m slm 
Lunghezza del coronamento: 81.5 m 
Volume di calcestruzzo: 3750 mc 
Capacità sfioratore: 580 mc/s
Uso principale: idroelettrico Impresario costruttore diga: Zenklusen BAU AG 
Impianti elettrici: Alpiq SA 
Impianti idraulici: i pochi tubi li ha posati l’impresa civile 
Iniezioni: MTS Keller AG 
Costruzioni metalliche, incl. scarico di fondo: Stahleinbau+Maschinen AG 
Strumentazione diga: Huggenberger AG 
Misura livello d’invaso (sonda di pressione): Rittmeyer AG