Work package

WP1: Revisione critica – Approcci progettuali per soluzioni di difesa costiera e portuale

Leader RU: UniSALENTO

Participant RUs: UniCT, UniNA, UniRC

Questo WP fonderà le attività del progetto attraverso una revisione critica dello stato dell’arte sulla progettazione di soluzioni di difesa costiera e portuale e delle loro opzioni di adattamento, identificando i punti di forza e di debolezza delle linee guida nazionali e internazionali. Questo WP contribuirà direttamente all’O1 e allo sviluppo delle attività di WP2, WP3, WP4 e WP5.

M1.1 – Revisione critica delle normative progettuali esistenti, formulazioni e soluzioni di adattamento

Task 1.1 – Analisi delle normative di progettazione esistenti: tutte le UR contribuiranno alla revisione critica e all’analisi comparativa di debolezza e forza delle metodologie esistenti per la progettazione di soluzioni di difesa costiera e portuale, che getteranno le basi per lo sviluppo di una nuova metodologia probabilistica quadro normativo, in grado di far fronte alle incertezze legate alla complessità dei processi morfodinamici e all’interazione tra onde e strutture nonché alla natura stocastica delle forzanti esterne, anche in presenza di cambiamenti climatici.
Task 1.2 – Raccolta di formule di progettazione esistenti: tutte le UR raccoglieranno le formulazioni esistenti per la descrizione dei meccanismi di cedimento di frangiflutti a cumuli di macerie, frangiflutti verticali, dighe e ripascimenti artificiali delle spiagge, al fine di fornire una panoramica degli strumenti disponibili per la previsione delle prestazioni di difesa e della loro affidabilità, consentendo così l’identificazione di debolezze e lacune da affrontare all’interno del progetto.
Task 1.3 – Revisione delle soluzioni di adattamento: tutte le UR effettueranno la revisione critica dello stato dell’arte sull’adattamento delle soluzioni esistenti di difesa costiera e portuale agli effetti del cambiamento climatico, al fine di produrre una sintesi completa degli interventi già esplorati come nonché per ispirare la proposta di nuovo.

WP2: Sviluppo e validazione – Valutazione probabilistica delle prestazioni di soluzioni di difesa costiera e portuale

Leader RU: UniCT

Participant RU: UniSALENTO

Sulla base dei risultati del WP1, verrà proposto un quadro probabilistico per la progettazione di soluzioni di difesa costiera e portuale esistenti e adattate, concentrandosi su cumuli di macerie e frangiflutti verticali, dighe marine e ripascimenti artificiali delle spiagge. Questo WP contribuirà direttamente a O2 e allo sviluppo delle attività del WP5.

M2.1 – Impostazione del quadro probabilistico

Task 2.1– Valutazione della probabilità di guasto: UniCT svilupperà una procedura di livello III basata sulla tecnica di simulazione Monte Carlo per calcolare la probabilità di guasto del sistema. In particolare, la tecnica di simulazione Monte Carlo verrà utilizzata per codificare un algoritmo per contare quante volte si prevede che il sistema considerato raggiunga un determinato stato limite durante la sua vita, sulla base delle caratteristiche probabilistiche di sollecitazione e resistenza
Task 2.2 – Definizione degli indici di prestazione ed economici: UniCT e UniSALENTO collaboreranno per proporre indici sintetici di prestazione ed economici, mappe e classificazioni, al fine di facilitare le fasi progettuali e decisionali, o il confronto tra diverse soluzioni e scenari climatici

M2.2 – Applicazione del quadro probabilistico

Task 2.3 – Applicazione a casi di studio: UniCT e UniSALENTO applicheranno il quadro probabilistico proposto a una selezione di emblematici casi di studio reali italiani per trovare soluzioni resilienti ai cambiamenti climatici, come il frangiflutti verticale del porto di Genova, il frangiflutti del porto di Catania e il Spiaggia di Torre dell’Orso (Lecce). In questo modo verranno fornite indicazioni pratiche ai futuri utilizzatori degli strumenti progettuali proposti.

WP3: Caratterizzazione delle forzanti – Carichi idrodinamici su soluzioni di difesa costiera e portuale

Leader RU: UniRC

Participant RU: UniNA

Verrà proposto un approccio statistico per ricavare funzioni di probabilità dei carichi idrodinamici nel sito della soluzione di difesa costiera o portuale, tenendo conto degli effetti del cambiamento climatico. Questo WP contribuirà direttamente all’O3 e allo sviluppo delle attività del WP2, WP4 e WP5.

M3.1 – Raccolta e ridimensionamento dei dati met-oceanici

Task 3.1 – Raccolta di set di dati met-oceanici: UniRC e UniNA raccoglieranno scenari storici (misurati o rianalisi) e di proiezione met-oceanici esistenti, valutandone anche l’affidabilità e la coerenza reciproca. Tali attività mirano a costruire un database unico da applicare al contesto italiano. Particolare attenzione sarà posta nel tenere conto delle variazioni dei cambiamenti climatici del livello del mare, delle condizioni delle onde, delle mareggiate e delle precipitazioni, che sono i fattori ambientali rilevanti che producono impatti fisici costieri. Per quanto riguarda le proiezioni, l’eventuale presenza di tendenze temporali nei dati met-ocean del Ministero dell’Università e della Ricerca sarà valutata mediante due test non parametrici. In particolare, l’identificazione degli andamenti futuri dei parametri met-oceanici sarà rilevata mediante il test di Mann-Kendall (Mann, 1945; Kendall, 1962), mentre la quantificazione della magnitudo legata all’aumento/diminuzione delle quantità coinvolte sarà essere effettuata mediante lo stimatore di Theil-Sen (Sen, 1968).
Task 3.2 – Downscaling dei dati met-oceanici: UniRC e UniNA lavoreranno insieme per confrontare le caratteristiche e l’affidabilità dei metodi fisici e statistici per il downscaling dei dati met-oceanici nel sito di interesse, inclusi modelli meteorologici, modelli risolti in frequenza, frequenza risolta in direzione modelli integrati e modelli basati sulla regressione e deep learning. In questo modo verrà identificato il modello di downscaling più adatto per il quadro di progettazione probabilistica proposto.

M3.2 – Caratterizzazione del clima ondoso e del livello del mare

Task 3.3 – Analisi multivariata del clima ondoso e del livello del mare: UniRC e UniNA analizzeranno i dati met-oceanici ridimensionati e li applicheranno a un robusto modello statistico multivariato per analizzare onde offshore estreme, vento e livelli del mare intorno alle coste italiane. Particolare attenzione sarà rivolta alla caratterizzazione probabilistica del previsto innalzamento del livello del mare e dell’aumento della frequenza di accadimento di eventi estremi causati dai cambiamenti climatici, che devono essere presi in considerazione durante il processo di progettazione. Le variabili considerate in questa analisi saranno l’altezza significativa delle onde, il periodo delle onde, la direzione delle onde, la diffusione direzionale, la velocità del vento, la direzione del vento e il livello del mare. Di questi, solo l’altezza delle onde, il periodo delle onde, la velocità del vento e il livello del mare richiedono un’estrapolazione agli estremi. L’approccio seguito in questo caso sarà basato sul rischio, nel senso che cercherà di definire direttamente gli estremi delle variabili di risposta, piuttosto che gli estremi congiunti delle condizioni del mare che, se applicati senza fattori di correzione, potrebbero portare alla sottostima dei rischi di guasto e delle condizioni di progettazione delle strutture costiere

WP4: Caratterizzazione della risposta – Meccanismi di fallimento delle soluzioni di difesa costiera e portuale

Leader RU: UniNA

Participant RUs: UniCT, UniRC, UniSALENTO

La risposta delle soluzioni di difesa costiera e portuale alle forzanti esterne è solitamente descritta da formulazioni concettuali o empiriche basate su dati sul campo, sperimentali o numerici. Tuttavia, le formule dello stato dell’arte si riferiscono solo alle soluzioni di nuova realizzazione e non a quelle adattate. Questo WP consentirà di definire funzioni di affidabilità probabilistiche per gli stati limite ultimi e di esercizio (SLU e SLS) per diversi tipi di strategie di difesa/miglioramento/adattamento nuove e non convenzionali, sulla base dell’analisi di risultati sperimentali e numerici. Questo WP contribuirà direttamente all’O3 e allo sviluppo delle attività del WP2 e del WP5.

M4.1 – Valutazione delle soluzioni di difesa esistenti e adattate

Task 4.1 – Caratterizzazione delle soluzioni esistenti e adattate: UniNA e UniCT definiranno una metodologia per la caratterizzazione del livello di deterioramento delle soluzioni di difesa esistenti e per la selezione delle opzioni di adattamento più adatte, considerando limitazioni e vincoli locali. Tale metodologia utilizzerà i documenti di progettazione disponibili e i dati sul campo, compreso lo stato geotecnico del terreno di fondazione, che è fondamentale per dedurre il grado di sicurezza delle strutture in diversi scenari climatici e selezionare le opzioni di adattamento più appropriate.
Task 4.2 – Analisi comparativa dei meccanismi di cedimento: UniRC e UniSALENTO lavoreranno alla classificazione e all’analisi comparativa dei meccanismi di cedimento di soluzioni di difesa sia convenzionali che adattate, concentrandosi su cumuli di macerie e frangiflutti verticali, dighe e ripascimenti artificiali delle spiagge, al fine di fornire spunti utili per pianificare le prove sperimentali e le simulazioni fluidodinamiche computazionali (CFD) dei seguenti compiti

M4.2 –Set di dati sperimentali e numerici sui meccanismi di guasto per la definizione di funzioni di affidabilità probabilistiche per ultimo e stati limite di esercizio

Task 4.3 – Indagine sui frangiflutti con cumuli di macerie: dopo aver definito l’albero delle faglie per i frangiflutti con cumuli di macerie esistenti e ristrutturati, UniNA, UniCT e UniSALENTO indagheranno la risposta di strutture nuove e adattate, sia emerse che sommerse, con diverse unità corazzate, considerando le condizioni delle onde da acque profonde a estremamente basse. Verranno raccolti dati sperimentali e numerici nuovi ed esistenti, per migliorare la comprensione dei meccanismi di cedimento legati al collasso dello strato di armatura, all’eccessiva scarica delle onde che traboccano, al dilavamento delle fondamenta della struttura e all’affondamento di barriere a cresta bassa.
Task 4.4 – Indagine sui frangiflutti verticali: UniRC si occuperà della raccolta di dati sperimentali e numerici sulla risposta dei frangiflutti verticali per la definizione dell’albero delle faglie per strutture a cassonetti collegati. I dati esistenti verranno analizzati insieme alle nuove acquisizioni di dati sperimentali riguardanti la resistenza allo scorrimento di strutture gravitazionali di diversa lunghezza, soggette a forze orizzontali caratterizzate da diversa eccentricità. L’indagine verrà condotta in laboratorio su modelli in piccola scala di cassoni posti su un fondale sabbioso. Lo scopo è quantificare il carico allo stato limite ultimo e il fattore di resistenza di progetto (LRFD) di fondazioni superficiali su terreno non coesivo. Questi test ci permetteranno di definire il dominio di esistenza di un “indice scorrevole” di recente introduzione, la cui definizione sarà basata su una funzione di densità gaussiana multivariata. Questo indice consentirà di confrontare la probabilità di scorrimento/rotazione di un insieme di cassoni uniti tra loro tramite elementi strutturali in grado di trasmettere forze di taglio da un cassone a quelli adiacenti. La pratica di unire i cassoni può essere particolarmente utile per aumentare la resistenza allo scivolamento dei frangiflutti danneggiati.
Task 4.5 – Indagine sulle dighe: UniNA e UniSALENTO effettueranno la raccolta di dati sperimentali e numerici sulla risposta di dighe semplici e protette con diversi angoli della battigia, profondità dell’acqua e periodi delle onde, concentrandosi sui meccanismi di cedimento legati all’eccessivo superamento delle onde, raschiamento delle fondamenta della struttura e sprofondamento delle unità rocciose in presenza di banchine.
Task 4.6 – Indagine sui ripascimenti artificiali delle spiagge: UniNA indagherà la risposta a lungo e breve termine dei ripascimenti artificiali delle spiagge sia in costa aperta che in situazioni limitate e limitate, eseguendo simulazioni numeriche per diverse caratteristiche geometriche (altezza della berma, lunga costa e larghezza della costa, profondità della chiusura) e caratteristiche del sedimento (dimensione dei grani, densità, coefficiente di trasporto). Meccanismi di cedimento legati a processi a lungo termine (diminuzione dell’ampiezza della forma planimetrica del ripascimento a causa della deriva del litorale), processi a breve termine (diminuzione del volume totale del ripascimento a causa dell’impatto della tempesta) e all’innalzamento del livello del mare (set up and run-up) saranno presi in considerazione.

WP5: Condivisione delle conoscenze e sviluppo delle capacità

Leader RU: UniSALENTO

Participant RUs: UniCT, UniNA, UniRC

Lo scopo di questo WP è sviluppare strumenti pratici per progettisti, politici e decisori, per promuovere la qualità della progettazione e attirare l’interesse di un pubblico più ampio sul problema affrontato da PROMETEO. Pertanto, questo WP contribuirà direttamente all’O4, attraverso la corretta trasmissione e presentazione dei risultati di WP1, WP2, WP3 e WP4.

M5.1 – PROMETEO web-platform

Task 5.1 – Creazione della piattaforma web: UniSALENTO e UniCT creeranno una piattaforma web per favorire la fruibilità dei risultati del progetto e migliorare la pratica di pianificazione e progettazione, mettendo a disposizione delle parti interessate, dei ricercatori e del pubblico in generale le procedure e i codici sviluppati da PROMETEO .

M5.2 – Workshops

Task 5.2 – Organizzazione di workshop: tutte le UR saranno coinvolte nell’organizzazione di workshop e della conferenza finale per presentare gli sviluppi in corso e definitivi del progetto alle parti interessate (istituzioni, decisori, professionisti, studenti universitari, imprese di costruzione) nonché per diffondere i risultati del progetto a un pubblico più ampio (ad esempio Giornata annuale dell’acqua, Notte dei ricercatori, Open Day universitari).

M5.3 – Pubblicazioni

Task 5.3 – Pubblicazioni scientifiche: tutte le UR lavoreranno insieme alla produzione di almeno due articoli scientifici congiunti sottoposti a peer review e ad accesso aperto, e parteciperanno ad almeno un convegno internazionale o nazionale.

WP6: Gestione e coordinamento