Progettazione e lay-out portuali: i modelli numerici a servizio dell'operatività portuale. I casi di Taranto e Civitavecchia

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1 Progettazione e lay-out portuali: i modelli numerici a servizio dell'operatività portuale. I casi di Taranto e Civitavecchia A. Porretti, M. Filippone (SJS Engineering S.r.l.) Torino, 9-10 Ottobre 2013

2 . Un porto (dal latino portus, che ha la stessa radice di porta) secondo la definizione più ricorrente, è uno specchio di acqua sufficientemente protetto dal moto ondoso, dalle correnti, dai venti e dagli effetti di marea, (fattori meteomarini), all'interno del quale le navi possono svolgere le operazioni di carico e scarico di merci e passeggeri, oltre che approvvigionarsi di viveri e di combustibili o semplicemente stazionare Rollio (roll) j x Scarroccio (sway) Abbrivio (surge) Beccheggio (pitch) h q z Sussulto (heave) y Imbardata (yaw)

3 Civitavecchia (Italia) Taranto (Italia)

4 AUTORITÀ PORTUALE DI CIVITAVECCHIA, FIUMICINO E GAETA Procedura ristretta per l affidamento in appalto dei lavori di realizzazione dell intervento denominato PRIMO LOTTO FUNZIONALE OPERE STRATEGICHE PER IL PORTTO DI CIVITAVECCHIA: PROLUNGAMENTO ANTEMURALE COLOMBO, DARSENA TRAGHETTI, DARSENA SERVIZI

5 OFFERTA TECNICA Tra i criteri di valutazione dell offerta tecnica: Prolungamento antemurale colombo - proposta tecnica migliorativa e di ottimizzazione delle previsioni progettuali Darsena servizi - proposta tecnica migliorativa e di ottimizzazione delle previsioni progettuali e soluzioni tecniche diverse Darsena traghetti - proposta tecnica migliorativa e di ottimizzazione delle previsioni progettuali OBIETTIVO Una nuova geometria dei cassoni di progetto (idraulica) Aumento delle performance per l attenuazione del moto ondoso Dimunuzione dell onda residua interna

6 SIMULAZIONI DELLA SOLUZIONE A BASE DI GARA MIKE 21 BW Grazie ai dati riportati nella documentazione di progetto è stato possibile effettuare una simulazione per le diverse direzioni d onda. I risultati della simulazione forniscono: La base di riferimento per i successivi confronti Evidenza delle maggiori criticità

7 NUOVA GEOMETRIA DEI CASSONI DI PROGETTO Parametri di controllo: Larghezza complessiva della camera di dissipazione; Posizione della o delle pareti forate interne in caso di camere di dissipazione multiple; Porosità della o delle pareti traforate; Dimensioni e forma delle aperture; Altezza della camera (quota) e caratteristiche dell onda incidente, in modo particolare, il suo periodo.

8 La larghezza complessiva della camera B determina il periodo dell onda in cui la riflessione è minima. Se la camera occupa l intera colonna d acqua, tale periodo si equivarrà a quello la cui lunghezza d onda è di circa B/L = 0,20. Le restrizioni in termini di spazio e di stabilità in fase di galleggiamento e servizio fanno sì che, in genere, la camera presenti una larghezza inferiore a quella ottimale. La porosità della parete forata per la quale si minimizza la riflessione oscilla tra il 15% e il 30% per la camera semplice estesa all intera colonna d acqua. La presenza di pareti traforate interne (camere multiple) fa sì che la dissipazione sia efficace in periodo più brevi di quello ottimale. La riduzione della profondità all interno della camera provoca un aumento del periodo per il quale la riflessione è minima. L impiego delle camere di dissipazione riduce le forze idrodinamiche orizzontali sulla struttura a seguito, sostanzialmente, dello sfasamento tra le sollecitazioni massime che agiscono sulla parete o sulle pareti traforate e sulla parte massiccia posteriore.

9 Aumento della dimensione longitudinale delle celle e collegamento interno delle celle assorbenti, con conseguente modifica della larghezza complessiva della camera pari 4, ,40=9,05m (L/9); Apertura di finestre interne, di dimensioni 1.50x3.50m, tra le celle assorbenti della seconda fila; Aumento dell area delle forature esterne sia lato mare che lato terra, ove presenti.

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11 Risultati positivi per il comportamento delle celle antiriflettenti. Il clima d onda analizzato è quello caratterizzato da una direzione di provenienza 240 N e 270 N. Gli interventi atti a massimizzare la porosità dei cassoni esterni alla Darsena, oltre che quelli individuati per i cassoni costituenti l imboccatura portuale, evidenziano una migliore risposta dei cassoni, come si evince dai grafici qui riportati.

12 L efficacia delle modifiche adottate è stata verificata attraverso simulazioni numeriche dell agitazione interna residua attraverso l utilizzo del modulo Mike 21 BW. Due le direzioni che comportavano penetrazione del moto ondoso all interno del porto: 240 N, Hs = 3,5m, Tp = 8s 270 N, Hs = 2,0m, Tp = 8s

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15 AUTORITÀ PORTUALE DI TARANTO RIQUALIFICAZIONE DEL MOLO POLISETTORIALE NUOVA DIGA FORANEA DI PROTEZIONE DEL PORTO FUORI RADA DI TARANTO - TRATTO DI PONENTE PROGETTO DEFINITIVO

16 Accordo per il rilancio dei traffici nel porto di Taranto. Ammodernamento della banchina di ormeggio; Prolungamento della Diga Foranea; Riqualificazione della banchina e delle yard terminal rinfuse. La nuova diga foranea di 1.300m è un opera prevista dal PRP e prevede un investimento pari a circa 32Mio.

17 Nell ambito degli accordi si è fatto riferimento ad un primo lotto funzionale della diga, necessario a garantire, per il Terminal Container del Molo Polisettoriale, un adeguata protezione all accosto con conseguente diminuzione del downtime della banchina di ormeggio. Somme stanziate per il I lotto funzionale: 14Mio OBIETTIVO Individuazione del lotto funzionale (Estensione, Posizione) Massimizzazione della protezione in corrispondenza della banchina del molo Polisettoriale Calcolo del downtime nelle condizioni di: stato di fatto, breve periodo e medio periodo

18 CONDIZIONI AL CONTORNO DA PRP Opera a gettata, distaccata dall attuale diga foranea in cassoni cellulari. Parere n. 48/2010 Consiglio Superiore LL. PP. Seduta del : «La ricostruzione della stratigrafia di dettaglio dei terreni presenti lungo l'asse della scogliera in progetto evidenzia per un tratto di testata di circa 90 metri di sviluppo., lo spessore dei depositi compressibili aumenta rapidamente, fino a valori superiori a 5 metri. Diga foranea in cassoni Nuova diga foranea a gettata. Si dovrà procedere innanzitutto ad una caratterizzazione geometrica dello spessore del deposito di copertura della formazione di base attraverso indagini geofisiche accurate

19 PROGETTAZIONE A CONVERGENZA Modellazione numerica Mike 21 SW e BW Analisi geotecnica Analisi economica Importi A1) IMPORTO LAVORI ,21 A2) ONERI PER LA SICUREZZA ,79 A3) TOTALE A1+A ,00 RISULTATO ATTESO Incremento dell operatività del Terminal Container B) Somme a disposizione dell'amministrazione C) Totale Somme a disposizione dell'amministrazione ,00 TOTALE GENERALE (A3+C) ,00

20 Propagazione Traversia principale Propagazione Traversia Secondaria Propagazione sotto costo con Modulo SW 152 eventi ordinari registrati dalla boa ondametrica di Taranto. Punto di estrazione dei risultati UTM33: E, N, profondità di circa 25m, distanza di circa 4km dalla costa.

21 Punti significativi di controllo Cerchio di evoluzione E0 - Accosto di testata A1 - Altri accosti A2, A3, A4 Scenari di simulazione con Modulo BW 1. Stato di fatto 2. Nuova diga foranea con Cassa di colmata V sporgente I lotto 3. Nuova diga foranea con Cassa di colmata V sporgente Completa 1 2 3

22 L= 400m Dir. 186 N Hs 3,5m L= 500m Dir. 186 N Hs 3,5m L= 600m Dir. 186 N Hs 3,5m L= 400m Dir. 212 N Hs 3,0m L= 500m Dir. 212 N Hs 3,0m L= 600m Dir. 212 N Hs 3,0m

23 Per la ricostruzione stratigrafica delle aree e per determinare l effettiva caratterizzazione geometrica dello spessore del deposito di copertura della formazione di base sono stati condotti n. 10 sondaggi profondi m Arretramento di ~100m

24 Lotto funzionale 500m Posizione traslata di circa 100m dal canyon sottomarino Simulazioni di confronto per analisi dell operatività all accosto 1 2

25 Rispetto allo stato attuale, la costruzione del I lotto funzionale determina un miglioramento in termini di agitazione residua agli accosti del Molo Polisettoriale: -7% di Hs per l accosto in testata +22gg di operatività -5% di Hs nel cerchio di evoluzione +32gg per l accessibilità Configurazione finale prevista da PRP: Peggioramento delle condizioni agli accosti in testata al Molo Polisettoriale (A1 e A2) e nel cerchio di evoluzione.

26 LE ONDE DI SWELL Le oscillazioni delle navi che più frequentemente possono dare problemi alle operazioni di movimentazione delle merci sono quelle di rollio e dunque legate alla larghezza dei natanti. Quali soluzioni? Quale modellistica applicata fornisce le indicazioni corrette? Si può intervenire sui fenomeni di oscillazione di massa?

27 Thank you A. Porretti, M. Filippone (SJS Engineering S.r.l.) Torino, 9-10 Ottobre 2013