I modelli numerici quale strumento di supporto allo sviluppo di progetti complessi

Strumenti e servizi per l’ingegneria portuale costiera e offshore, Messina 12 maggio 2017
I modelli numerici quale strumento di supporto allo sviluppo di progetti complessi
In un contesto di produzione globale di beni e servizi, il sistema delle grandi industrie non può prescindere dal concetto di
“sistema a rete” che vede, la realizzazione del prodotto finito, non già in un unico stabilimento, come in passato, ma il suo
“prendere forma” attraverso trasformazioni continue, in luoghi diversi, spesso distanti tra loro.
Gli scambi di materie prime e semilavorati avvengono, totalmente o in parte, via mare.
Le grandi linee d’acqua costituiscono i canali preferenziali quando sono in gioco quantità rilevanti, grandi distanze e si devono
contenere i costi di trasporto.
Lo sforzo della logistica moderna persegue l’obiettivo di minimizzare il costo per unità di trasporto. Esauriti o quasi i margini di
ottimizzazione a terra, si sono concentrati gli sforzi sul perfezionamento della tratta a mare

…. 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…
Scarroccio
(sway)
Beccheggio
(pitch)
Abbrivio
(surge)
Imbardata
(yaw)Rollio
(roll)
Sussulto
(heave)
η
ξ
ζ
θ
ψ
ϕ

Civitavecchia (Italia)
Taranto (Italia)
Centrale termoelettrica di Porto Romano
Durazzo (Albania)

Enel Albania Shpk
INFRASTRUTTURE PER LO SCARICO DEL CARBONE
STUDIO DI SOLUZIONE DI PONTILE PER L’ATTRACCO DIRETTO DELLE
NAVI CARBONIERE O PER OPERAZIONI DI TRANSHIPMENT

Soluzione di progetto di un terminale marittimo per lo scarico del carbone, sia di tipo diretto a partire da navi
carboniere “capesize”, sia di tipo indiretto mediante operazioni di transhipment, per l’alimentazione dell’impianto
termoelettrico di Porto Romano, sito nelle vicinanze di Durazzo (Albania).
Esempio di soluzione transhipment Esempio di soluzione attracco diretto

A partire dall’insieme dei dati disponibili, si è proceduto alla
caratterizzazione del paraggio ed alla definizione del clima ondoso
a largo (altezza d’onda significativa, direzione e periodo)
Campi di
Altezza d’onda
significativa
Le caratteristiche del clima ondoso
medio annuo sotto costa
Largo
-20
Punto
d’Interesse
Per la trasposizione delle onde da largo
a riva,è stato applicato il modello
bidimensionale MIKE 21 SW, che ha
fornito:
Gli eventi estremi per assegnato
periodo di ritorno sotto costa

Soluzione TSH - A
950m
Soluzione TSH - B
1.220m
Soluzione TSH - C
1.220m
290m
Soluzione DIR - A
1.710m
400m
Soluzione DIR - B
1.860m
300m
Soluzione DIR - C
1.370m
Soluzione TSH - A Soluzione TSH - B
1.220m
Soluzione TSH - C
1.220m
290m
Soluzione DIR - A
1.710m
400m
Soluzione DIR - B
1.860m
300m
Soluzione DIR - C
1.370m

Coefficiente di disturboAltezza d’onda significativa
Sono state analizzate:
• 6 differenti soluzioni di lay-out
• 6 diversi climi ondosi al largo
• 36 scenari di onda
DIREZIONE
ONDA
Hs a largo (m) Tp (sec.)
ALTEZZA MEDIA ONDA Hm
(m)
Onda n° 1 200° 2,50 6,60 1,42
Onda n° 2 220° 3,50 6,80 1,99
Onda n° 3 240° 3,50 6,80 1,94
Onda n° 4 260° 3,50 6,80 1,64
Onda n° 5 280° 3,00 6,70 1,39
Onda n° 6 300° 3,50 6,80 1,40
I risultati delle simulazioni condotte forniscono 2 importanti parametri per la caratterizzazione del bacino quali

Per la stima delle curve di downtime, i dati presi a riferimento sono:
• Navi di progetto
• Massima altezza d’onda ammissibile
Transhipment Altezza d’onda limite HS
Scarico in mare aperto da Nave Madre
a Barge
0,8m
Operazioni al pontile 0,5m
Manovre 1,0m
Centrale Porto Romano - Numero navi/anno e frequenza
Numero navi/anno da 150.000DWT per due gruppi 26
Frequenza media nave/mese
2,14 nave/mese
Transhipment - Durata operazioni per ogni capesize 150.000 DWT
Tempi totali di un singolo ciclo di carico-scarico-carico
(1 betta)
14,56 h
Numero di viaggi necessari 15
Tempo complessivo scarico Nave Madre (1 betta) 218,34 h
Giorni complessivi scarico Nave Madre (1 betta) 9,10 gg
Giorni complessivi scarico Nave Madre (2 bette) 4,55 gg
• Piano degli approvvigionamenti e frequenza delle navi
Abbrivio
(surge)
Attracco diretto Altezza d’onda limite HS
Operazioni al pontile per scarico
carbone
1,0m
Operazioni al pontile per carico ceneri
e gesso
0,8m
Manovre ed evoluzione 1,5m

Manovra
barge
Manovra
Capesize
Ship to Ship
storage nave madre
Ship to Ship
nave madre barge
0,80 m
0,00 m
l.m.m.
Altezza d’onda limite per l’operatività a largo
1,50 m
0,00 m
l.m.m.
1,00 m
0,00 m
l.m.m.
1,50 m
0,00 m
l.m.m.
Accosto
Capesize
Accosto
sottoprodotti
Accosto
barge
Altezza d’onda limite per l’operatività all’accosto
0,80 m
0,00 m
l.m.m.
1,00 m
0,00 m
l.m.m.
0,50 m
0,00 m
l.m.m.

L’analisi condotta ha affiancato diversi approfondimenti, relativi a:
✓ Aspetti economici connessi alla costruzione della infrastruttura, anche valutando opzioni alternative che
prevedessero l’insediamento industriale, in tutto o in parte, nell’eventuale area di colmata
✓ Considerazioni più puntuali riguardo le implicazioni ambientali, morfologia dinamica costiera e regime termico
all’interno del bacino
✓ Aspetti funzionali con l’esercizio della centrale, in particolare con le variabili connesse alla logistica a terra e per
la gestione delle acque di raffreddamentoSoluzioneTSH-B
SoluzioneTSH-C
SoluzioneDIR-B
SoluzioneDIR-C
SoluzioneTSH-A

Autorità di Sistema Portuale del Mar Tirreno Centro Settentrionale
Procedura ristretta per l’affidamento in appalto dei lavori di
realizzazione dell’intervento denominato
PRIMO LOTTO FUNZIONALE OPERE STRATEGICHE PER IL PORTO DI
CIVITAVECCHIA: PROLUNGAMENTO ANTEMURALE COLOMBO,
DARSENA TRAGHETTI, DARSENA SERVIZI

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
• Diminuzione dell’onda residua interna

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

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.

• 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.

• Aumento della dimensione longitudinale delle celle e collegamento interno delle celle assorbenti,
con conseguente modifica della larghezza complessiva della camera pari
4,40+0.25+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.

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.

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

I modelli numerici quale strumento di supporto allo sviluppo di progetti complessiI modelli numerici a servizio dell'operatività portuale

AUTORITÀ DI SISTEMA PORTUALE DEL MAR IONIO - PORTO DI
TARANTO
RIQUALIFICAZIONE DEL MOLO POLISETTORIALE
AMMODERNAMENTO DELLA BANCHNA DI ORMEGGIO
PROGETTO DEFINITIVO E DIREZIONE DEI LAVORI

L'intervento attiene ad opere strutturali lungo l'esistente banchina di ormeggio
del Molo Polisettoriale, finalizzate a perseguire una molteplicità di scopi:
• Consentire, salvaguardando la stabilita delle strutture a cassoni esistenti,
l'approfondimento dei fondali: dagli attuali - (14,50 ÷ 15,50) metri, ai
richiesti -16,50 metri
• Realizzare le vie di corsa in grado di servire le gru di banchina di ultima
generazione aventi caratteristiche:
− possibilità di intervento sino alla 24a fila della stiva delle
portacontainer di nuova generazione;
− opportunità di movimentazione contemporanea di 4 container da 20
piedi per volta;
− capacità di trasferimento di carico per ruota della gru pari a circa 100
Tonnellate/metro lineare rispetto alle attuali 50 tonnellate/metro
lineare;
• Aggiornare le reti di utenza: impianto di drenaggio, alimentazione elettrica
in Media Tensione.
L'intervento si sostanzia nella realizzazione di un impalcato su pali,
affiancato all'esistente linea dei cassoni.
Risultati attesi
Incremento della funzione di HUB Internazionale, mediante adeguamento e potenziamento delle infrastrutture del Porto di Taranto.

Il progetto in esame include quindi i seguenti interventi:
• costruzione di un nuovo impalcato su pali lungo i primi 1.200
m di banchina, per impedire che a causa dei lavori di escavo
dei fondali, i cassoni imbasati a -14,00m s.l.m.m. vadano
incontro a fenomeni di instabilità per scalzamento al piede;
• realizzazione della nuova via di corsa lato terra;
• dragaggio dei fondali dagli attuali -14,5m ai -16,5m slm
-16,50m
-14,50m
500
kN/wheel
1240
kN/wheel
500
kN/whee
l
1310
kN/wheel
Tre gli obiettivi raggiunti attraverso l’applicazione
dei modelli numerici MIKE21 mod. SW e BW:
• Individuazione dell’onda di progetto
• Operatività all’accosto e curve di downtime;
• Fattibilità dell’intervento in fase di cantiere -
esecutivo

Propagazione Traversia Secondaria
Propagazione sotto costa con Modulo SW
• 152 eventi ordinari registrati dalla boa ondametrica di Taranto.
Punto di estrazione dei risultati
• UTM33: 680500 E, 4481500 N, profondità di circa 25m, distanza
di circa 4km dalla costa.
Propagazione Traversia Principale

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
21 3

Nave LOA (m) LBP (m) Beam (m)
Design draft
(m)
Feeder 176 170 23,7 7,7
Vessel 5.000 TEUs 276,5 259,9 32,2 12,5
A-CLASS Maersk 366,9 351,08 42,8 12,2
Hyundai - 13.800 TEUs 368 352 51,0 14,5
STX - 12.000 TEUs 365,8 348,8 48,4 13,5
Samsung - 8.500 TEUs 334 319 42,8 13
Samsung - 16.000 TEUs 396 379 54,0 14,5
Tipologia di nave
Altezza d’onda limite HS in metri
0°
(direzione parallela alla prua)
45° – 90°
Nave mercantile generale 1,0 0,8
Nave container 0,5
Nave da carico (secco) 30 000 – 100 000
dwt
(Dry bulk) fase di carico
1,5 1,0
Nave da carico (secco) 30 000 – 100 000
dwt
(Dry bulk) fase di scarico
1,0 0,8 – 1,0
Petroliera 30 000 dwt 1,5
Petroliera 30 000 – 200 000 dwt 1,5 – 2,5 1,0 – 1,2
Petroliera 200 000 dwt 2,5 – 3,0 1,0 – 1,5

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.

1 2

Thank you
Alessandro Porretti
Technical Director @S.J.S. Engineering srl

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