Ingegneria Costiera 2024/2025

PROGRAMMA DEL CORSO DI INGEGNERIA COSTIERA

Prof. Ing. Paolo Sammarco

Caratteristiche dei mari.

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.

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

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.

Esercitazioni guidate.

1. Relazione di dispersione.
2. Onde reali, ricostruzione delle grandezze sintetiche.
3. Propagazione moto ondoso su bassi fondali: rifrazione e shoaling.
4. Statistica onde estreme
5. Opere a gettata.
6. Opere a parte verticale

Testi

Dispense dei Corsi di Ingegneria Costiera a cura del Prof. L. Franco e del Prof. P. De Girolamo

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, CoastalEngineering, SPON

Shore Protection Manual (CERC 1984), Coastal Engineering Manual (CHL) – US Army Corps of Engineers.