L’innovazione nel settore dei software tende una mano all’industria del dragaggio L’interazione tra terra e acqua in ogni punto del nostro pianeta fa sì che la necessità di nuovo spazio abitabile o lo sfruttamento di risorse naturali si traduca rapidamente in una grossa sfida. Il progetto MPM-DREDGE fornisce agli ingegneri uno strumento numerico per raccogliere questa sfida concentrandosi sull’industria del dragaggio, un settore valutato 7 miliardi di euro. Tecnologie industriali Alimenti e Risorse naturali © Bram van Broekhoven, Shutterstock Senza i computer, l’analisi delle interazioni suolo-fluido rappresenta un investimento a fondo perduto che richiede esperimenti su vasta scala che tengano in considerazione fattori quali vento, gravità, onde, correnti e caratteristiche mutevoli dei fondali marini, diversi da luogo a luogo. D’altro canto, un software in grado di risolvere i problemi numerici associati alle grandi deformazioni e alle pressioni dei fluidi che si verificano nell’ambito delle interazioni tra suoli e fluidi, potrebbe cambiare definitivamente le carte in tavola. “Il nostro obiettivo consisteva nel risolvere i problemi correlati alle grandi deformazioni dei terreni morbidi (sabbia, argilla e torba) che interagiscono con l’acqua e che interessano l’ingegneria costiera offshore e in prossimità delle coste, nonché le misure di protezione contro le inondazioni”, afferma il dott. Alexander Rohe, coordinatore della rete MPM-DREDGE e ricercatore presso Deltares. Il progetto ha già beneficiato del prezioso contributo offerto dal lavoro pionieristico condotto dalle Università di Cambridge e da Deltares. Le due istituzioni avevano identificato il cosiddetto metodo del punto materiale (Material Point Method, MPM) come soluzione ad alto potenziale ai problemi di interazione suolo-fluido, mentre il sostegno ricevuto dalle quattro principali aziende europee specializzate in dragaggio nell’ambito del progetto MPM-DREDGE ha aiutato i ricercatori a realizzare applicazioni specifiche per questo settore. Il settore del dragaggio rappresenta effettivamente un punto di riferimento per la gestione di questioni correlate a vari aspetti, tra cui lo sviluppo dei porti, le opere di bonifica ambientale, l’esplorazione e lo sfruttamento di riserve di gas e petrolio, le centrali eoliche offshore e numerose altre iniziative basate sull’interazione suolo-fluido. Coinvolgere l’industria europea del dragaggio Le applicazioni MDM-DREDGE comprendono il dragaggio del suolo finalizzato all’estrazione della sabbia e i rischi correlati di liquefazione e di instabilità, che conducono al cedimento dei pendii sottomarini; l’installazione di geocontainer per la costruzione di frangiflutti; la modellizzazione dell’erosione per la progettazione di fondamenta offshore, la protezione dal dilavamento, i rinfianchi, i pendii sottomarini e le dighe/i terrapieni. Il progetto, oramai concluso, ha sviluppato un codice informatico tridimensionale basato sul metodo MPM che consente di modellare problemi relativi a grandi deformazioni per le interazioni solido-fluido. Questo strumento numerico è stato convalidato, dimostrato e inserito nel software integrato Annura3D basato sull’unione dei risultati ottenuti nell’ambito dei lavori condotti in precedenza dall’Università di Cambridge e da Deltares. “Gli importanti miglioramenti apportati al metodo MPM ci hanno consentito di creare modelli per due continuum, vale a dire acqua e solido, con le loro interazioni reciproche. L’acqua scorre all’interno dei corpi solidi dei suoli, li attraversa e ne fuoriesce, causandone la deformazione. Il nuovo approccio consente anche di eseguire la modellizzazione della transizione di stato, ovvero la fluidizzazione del materiale solido e la solidificazione o la sedimentazione delle miscele suolo-acqua o liquami”, afferma il dott. Rohe. Grazie al nuovo software, il team spera di convincere l’industria del dragaggio a utilizzare tecniche di modellizzazione numerica avanzate in grado di migliorare l’efficienza delle operazioni di dragaggio e la progettazione delle relative costruzioni. Una versione beta è stata rilasciata nel gennaio del 2017, mentre il rilascio ufficiale è previsto per settembre 2018, non appena il consorzio avrà provveduto al collaudo e alla convalida delle nuove funzionalità. Da qui in poi, l’Anura3D MPM Research Community porterà avanti le attività di sviluppo e i nuovi rilasci saranno programmati con cadenza semestrale. “Al momento, il software non è una risorsa open-source, ma è disponibile su richiesta. Stiamo lavorando alla realizzazione di un rilascio completamente open-source nei prossimi tre anni”, afferma il dott. Rohe. Sono già stati avviati nuovi progetti di ricerca che utilizzano i risultati dell’iniziativa come punto di partenza e sono state presentate ai fini della valutazione altre proposte che confluiranno nel programma H2020. Parole chiave MPM-DREDGE, dragaggio, strumento numerico, software, industria, Annura3D, metodo del punto materiale, pressione del fluido, interazione terreno-fluido, protezione contro le inondazioni
