Ingegneria Costiera

Il Corso tratta gli elementi fondanti della disciplina dell’Idraulica Marittima, delle Opere Marittime e dei sistemi di difesa delle coste.

Il corso si pone i seguenti macro obiettivi:

• Comprendere i fenomeni fisici che governano il moto ondoso e la sua trasformazione sotto costa
• Comprendere i fenomeni fisici che influenzano l’equilibrio dei litorali
• Comprendere le forzanti alla base del dimensionamento delle opere marittime e delle opere di difesa costiera
• Saper dimensionare una struttura marittima

Elementi Oceanografia Fisica

Generalità
Caratteristiche dei mari.

Le maree
Teoria statica delle maree. Il sistema terra luna. La risultante delle forze di massa. La superficie di equilibrio. L’ineguaglianza delle maree: effetto della declinazione terrestre. L’effetto dell’attrazione del sole. Il mese sinodico, le maree di quadratura e di sizigie. Cenni sulle teorie dinamiche delle maree. La rappresentazione in armoniche delle maree, le tavole di marea, le altre rappresentazioni delle maree.

Il vento
Le correnti bariche e l’influenza dell’accelerazione di Coriolis. Classificazione del vento, rose dei venti e dei mari, anemometro. Circolazione dei venti costanti (alisei, correnti polari). Vento geostrofico, uragani e cicloni

Il moto ondoso

Caratteristiche del moto ondoso
Teoria lineare del moto ondoso. Equazioni del moto e condizioni al contorno. Scale del fenomeno. Celerità dell’onda progressiva. Linearizzazione delle equazioni del moto e condizioni al contorno. Soluzione del potenziale per onda progressiva su fondale costante. La relazione di dispersione. La celerità di propagazione delle onde. Il limite di acque basse ed acque alte.
Velocità orbitale delle particelle. Pressione in seno ad un onda. Limiti di acque profonde e basse. Traiettorie delle particelle. Limiti di acque profonde e basse.
Caratteristiche generali di un’onda cilindrica che si propaga nel piano. Funzione di fase, vettore numero d’onda, flusso di energia.
L’onda stazionaria. Definizione del problema, condizioni al contorno, soluzione. Riflessione parziale.

Celerità di gruppo
Approccio cinematico. Sommatoria di componenti armoniche, spettro di banda stretta: calcolo dell’onda risultante. Onda portante modulata in ampiezza. Celerità dell’onda di modulazione e relazione alla celerità di fase. Limiti di acque profonde ed acque basse.
Approccio dinamico. Calcolo dell’energia cinetica. Calcolo dell’energia potenziale. Principio equipartizione energia. Flusso di energia in un onda progressiva.

Trasformazione del moto ondoso

La diffrazione
Generalità. Equazioni che governano il fenomeno. Applicazioni ed esempi.

Trasformazioni del moto ondoso in bassi fondali
Il fenomeno dello shoaling. Il fenomeno della rifrazione. Legge di Snell. Piani d’onda. Esempi pratici: promontori, baie, secche, canali.
Il fenomeno del frangimento in acque basse. Relazioni empiriche. Valutazione dell’altezza e profondità in funzione delle caratteristiche dell’onda al largo.
Il fenomeno del frangimento in acque alte.

I sovralzi dei livelli
Combinazione di marea astronomica e metereologica, sovralzo da vento, sovralzo da moto ondoso.
Radiation stress: il sovralzo da moto ondoso e correnti di longshore.

Rappresentazione del moto ondoso reale

Altezze rappresentative di una realizzazione
L’esempio di uno spettro bicromatico. L’esempio di uno spettro a banda stretta. Distribuzione di Rayleigh. Applicazione della funzione di densità di probabilità di Rayleigh al calcolo di altezza significativa e delle altre altezze di riferimento (media, 1/10) in funzione dell’altezza quadratica media.

Statistica delle onde estreme
La registrazione e misura del moto ondoso. L’atlante delle onde.

Metodi di previsione del moto ondoso
Il metodo SMB

Opere di difesa

Opere a gettata
Tipologia e consistenza. Formula di Hudson. Formula di Van der Meer. Moto di filtrazione all’interno corpo diga. Overtopping. Derivazione formula stabilità mantellata da criterio di equilibrio.

Opere a parete verticale
Tipologie, principi di funzionamento, dimensionamento.

Azioni del moto ondoso sulle strutture

Trasporto solido e morfodinamica

Generalità sui fenomeni connessi al trasporto solido costiero. Generalità sui modelli di trasporto solido. Calcolo del trasporto solido costiero.

Conoscenze dell’Idraulica

Lezioni frontali, esercitazioni e visite d’istruzione.

Prova orale

Dispense del Corso di Ingegneria Costiera.
Appunti dalle lezioni.

Altri riferimenti:

Dean R, Dalrymple R, Water Wave Mechanics for Engineers and Scientists, World Scientific
Mei CC, Stiassnie M, Yue DK, Theory and Applications of Ocean Surface Waves, World Scientific
Holthuijsen LH, Waves in Oceanic and Coastal Waters, Cambridge
Kamphuis JW, Introduction to Coastal Engineering and Management, World Scientific
Reeve D, Chadwick A, Fleming C, Coastal Engineering, SPON
Shore Protection Manual (CERC 1984), Coastal Engineering Manual (CHL) – US Army Corps of Engineers.

L’orario di ricevimento è definito dal docente all’inizio del semestre didattico, in accordo con gli studenti. Per ulteriori informazioni, contattare direttamente il docente.

Per maggiori informazioni consultare la pagina GOMP relativa all’anno accademico di riferimento, dove è possibile scaricare la Scheda completa dell’Insegnamento.