Studio su Modello Fisico 3D a fondo mobile del comportamento di strutture prefabbricate antierosione per la difesa dei litorali
Lo studio è stato effettuato dal Laboratorio di Ricerca e Sperimentazione per la Difesa delle Coste (LIC) del Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale, del Territorio, Edile e di Chimica del Politecnico di Bari su commissione della ditta EDIL IMPIANTI s.r.l. di Santarcangelo di Romagna (RN).
L'oggetto dello studio, le modalità di svolgimento delle prove e gli aspetti amministrativi sono stati disciplinati da una apposita Convenzione di Ricerca stipulata tra il DICATECh ed il committente. L'oggetto della Convenzione era la esecuzione di alcune prove sperimentali su Modello Fisico 3D in analogia di Froude e scala 1:30 sulla "Struttura Antierosione" di cui il committente detiene il brevetto.
Le finalità dello studio erano:
Nello specifico, le prove sono state eseguite in tre condizioni del livello del mare, una corrispondente ad una condizione di assenza di marea, un'altra corrispondente ad una condizione di alta marea, l'ultima corrispondente ad una condizione di bassa marea. Inoltre, sono state effettuate ulteriori prove in condizione di assenza di marea tese a verificare la stabilità della "Struttura Antierosione" nei confronti di attacchi ondosi ad elevata energia.
In tutte le prove sono stati eseguiti rilievi di moto ondoso tesi a stimare il coefficiente di trasmissione, di dissipazione e di riflessione della struttura, inoltre, alla fine di ogni prova sono state effettuate fotografie della Struttura Antierosione e osservazioni sulla sua stabilità e su eventuali fenomeni di erosione e/o depositi di sabbia localizzati nell'intorno della stessa.
La struttura Antierosione oggetto delle prove del presente studio è composta da moduli prefabbricati in calcestruzzo, ciascuno di dimensioni reali in pianta pari a cm. 600 x 250 ed altezza variabile secondo i casi. Tali moduli sono dotati di appositi ganci che ne consentono la posa e l'eventuale rimozione. Il numero di elementi deflettori (alette), è variabile da un minimo di 5 ad un massimo di 7.
È possibile disporre la barriera parallelamente alla costa creando una linea continua senza varchi, in quanto lo scambio idrico, tra off-shore e on-shore e viceversa, non è ostacolato.
Sul Modello 3D sono state effettuate le seguenti prove:
La scelta degli attacchi ondosi da inviare sul modello, tutti con spettri di densità di energia di tipo JONSWAP, è stata fatta esaminando numerosi dati ondametrici relativi a diversi paraggi del medio ed alto Adriatico in possesso del laboratorio e derivanti da precedenti studi effettuati.
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Il profilo di spiaggia realizzato nel modello riproduce i fondali tipici di alcuni paraggi del medio ed alto adriatico; la ricostruzione è stata effettuata utilizzando i rilievi batimetrici in possesso del Laboratorio relativi a studi condotti in precedenza. In particolare, sono stati riprodotti i fondali fino alla batimetrica -3,50 m (11,67 cm in modello), i quali si raccordano, mediante una rampa di accosto, ai fondali relativi alla zona di generazione posti ad una quota pari a -24,00 m (-80,00 cm in modello).
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L'elemento base utilizzato è quello in configurazione a 6 alette, con altezza totale H = 8,70 cm (2,61 m in prototipo).
Le barriere sono state posizionate ad una batimetrica pari a -3,00 m (-10,00 cm in modello). Sono stati posti in opera un numero di elementi base tali da realizzare una barriera sommersa continua di lunghezza nel modello pari a 10,00 m (300,00 m in prototipo).
D'intesa con il committente, metà barriera è stata realizzata con elementi base semplicemente appoggiati sul fondo, previa operazione di livellamento e regolarizzazione tesa ad ottenere un piano di appoggio il più possibile uniforme, mentre l'altra metà è stata realizzata con elementi base ancorati sul fondo mediante opportuni bulloni, al fine di simulare nel prototipo la presenza di una fondazione su pali.
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Per i primi 3 gruppi di prove le strutture di difesa inducono un abbattimento dell'agitazione ondosa, che in termini di riduzione dell'altezza significativa raggiunge il valore del 22% con riferimento all'attacco ondoso ad energia maggiore nell'ambito delle prove del Gruppo 3.
Tale comportamento è legato alla riduzione della sommergenza che le strutture presentano in condizioni di bassa marea. Inoltre, in tali prove sono state rilevate, subito a monte delle strutture di difesa, valori di altezze significative in assoluto inferiori a quelli delle prove del Gruppo 1 e Gruppo 2, in quanto, in condizioni di bassa marea sono stati esaltati gli effetti dissipativi dei fondali sul moto ondoso.
In maniera analoga, le prove del Gruppo 2 mostrano, subito a monte delle strutture di difesa, valori di altezze significative in assoluto superiori a quelli delle prove degli altri due gruppi, in quanto tali prove sono state effettuate in condizioni di alta marea, e, dunque, con una attenuazione degli effetti dissipativi dei fondali sul moto ondoso.
Dalle precedenti considerazione è possibile evincere come le strutture offrano una minore trasmissione del moto ondoso, e, dunque una maggiore dissipazione, in condizioni di bassa marea (prove del Gruppo 3), ossia con una sommergenza inferiore rispetto alle altre due condizioni.
Da un punto di vista della stabilità le strutture esaminate non hanno risentito delle sollecitazioni indotte dal moto ondoso inviato nel corso delle prove effettuate, mantenendo fino al termine sia l'iniziale allineamento longitudinale che la orizzontalità del piano di posa.
È stato osservato un moderato accumulo di sabbia nella zona on-shore delle strutture, eccezion fatta per le prove del Gruppo 3 (condizione di bassa marea) durante le quali il materiale precedentemente accumulato è stato parzialmente asportato e si sono formate delle fosse di erosione in corrispondenza di entrambe le testate.
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