Ingegneria marittima e portuale

Tetrapodi: dissipare l’energia del moto ondoso

Tetrapodi: dissipare l’energia del moto ondoso

By Redazione

Il tetrapodo è un masso artificiale in calcestruzzo impiegato nella mantellata di dighe a gettata, scogliere e opere di difesa costiera. Introdotto nel 1950 da Pierre Danel e Paul Anglès d’Auriac presso il laboratorio Neyrpic di Grenoble, è stato il primo elemento artificiale progettato per offrire, a parità di peso, una stabilità superiore a quella dei massi naturali.

Geometria e incastro

L’elemento è costituito da quattro gambe tronco-coniche che si dipartono da un nucleo centrale secondo gli assi di un tetraedro. In qualunque posizione venga collocato, tre gambe poggiano sullo strato sottostante e la quarta si proietta verso l’alto. La geometria favorisce l’incastro meccanico tra elementi adiacenti: la stabilità della mantellata deriva dal peso proprio e dall’interazione con gli elementi vicini, senza leganti.

Gli elementi sono prefabbricati in casseri metallici, maturati in area di stoccaggio e posati con gru secondo una maglia prestabilita. Il peso unitario varia in funzione delle onde di progetto: nelle applicazioni correnti è dell’ordine di alcune tonnellate.

Meccanismo di dissipazione

La mantellata di tetrapodi presenta una porosità elevata. L’onda che risale il paramento penetra negli interstizi, dove la turbolenza e l’attrito trasformano parte dell’energia in calore. Rispetto a un paramento liscio si riducono la risalita, la tracimazione e la riflessione, con benefici per la navigazione nell’avamporto e per la stabilità del piede dell’opera.

Criteri di dimensionamento

Il peso degli elementi della mantellata è tradizionalmente legato all’altezza d’onda di progetto attraverso formule empiriche di stabilità, come quella di Hudson, nella quale il peso cresce con il cubo dell’altezza d’onda ed è inversamente proporzionale a un coefficiente di stabilità caratteristico del tipo di elemento e alla pendenza del paramento. Il coefficiente, calibrato con prove su modello fisico, tiene conto della capacità di incastro. Il progetto comprende inoltre strati filtro, nucleo, protezione al piede e coronamento, verificati per le condizioni di moto ondoso e di livello marino del sito.

Evoluzione dei massi artificiali

Dopo il tetrapodo sono stati sviluppati elementi con prestazioni diverse: il dolos, introdotto in Sudafrica negli anni Sessanta, con elevata capacità di incastro ma maggiore sensibilità alla rottura delle singole unità; l’Accropode, progettato per la posa in strato singolo; il Core-Loc, sviluppato dal Corps of Engineers statunitense; l’Xbloc. La scelta dipende da clima ondoso, disponibilità di mezzi di posa, possibilità di manutenzione e comportamento atteso in caso di danneggiamento progressivo.

Manutenzione

Le mantellate richiedono rilievi periodici per individuare spostamenti, rotture e perdita di incastro, in particolare dopo le mareggiate. Un danno limitato può evolvere rapidamente se espone gli strati filtro: per questo i piani di manutenzione prevedono soglie di intervento e scorte di elementi di ricambio.

Fonti

Foto: Pjotr Mahhonin, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0