Dipartimento di Ingegneria Civile - Tesi di Dottorato

Permanent URI for this collectionhttp://localhost:4000/handle/10955/99

Questa collezione raccoglie le Tesi di Dottorato Dipartimento di Ingegneria Civile dell'Università della Calabria.

Browse

Start date: 2010End date: 2019

Search Results

Now showing 1 - 10 of 75
  • No Thumbnail Available
    Item
    Dynamic Methods for Monitoring Structural Health: analytical and experimental aspects
    (Università della Calabria, 2018-11) Miceli, Angela; Zinno, Raffaele; Carbone, Vincenzo
  • No Thumbnail Available
    Item
    <> quartiere sostenibile. Indirizzi guida per un progetto di qualità
    (2012-12-17) Celani, Pierfrancesco; Bilotta, Eleonora; Cannavò, Paola
  • No Thumbnail Available
    Item
    Lo sviluppo dei sistemi di trasporto collettivo: studio di un indice per la determinazione del comfort a bordo.
    (2017-06-16) Tassitani, Antonio; Furgiuele, Franco; Astarita, Vittorio
  • No Thumbnail Available
    Item
  • No Thumbnail Available
    Item
    Soluzioni innovative per lo sviluppo della mobilità sostenibile: aspetti metodologici e sperimentali
    (2017-06-16) Rogano, Daniele; Furgiuele, Franco; Guido, Giuseppe
  • No Thumbnail Available
    Item
    Turbulence characteristics in open-­‐channel flows with highly rough beds.
    (2017-10-27) Ferraro, Domenico; Furgiuele, Franco; Gaudio, Roberto
    River motion is one of the most attractive and fascinating phenomena in nature. Since ancient times many scientists have been drawn into a vortex of confusion observing river motion. Flow observation is often simplified, running tests in a laboratory under controlled conditions, in order to test a specific phenomenon of a much more complex issue. A great number of these phenomena has been collected by researchers throughout the history of science, and other researchers have tried to merge the available knowledge to clarify the tangled phenomena. This work is focused on the turbulent characteristics of Open-Channel Flows (OCFs) over a highly rough bed. The use of coarse sediments is an attractive technique to solve many problems in rivers as well as to safeguard aquatic life. Issues like sediment transport phenomena or erosion and local scour, e.g. at bridge piers and abutments, can be counteracted by introducing coarse sediments. In this work the bed roughness effect on the turbulence characteristics of the flow is investigated through the relative submergence parameter Δ, which is the ratio between the roughness characteristic dimension and the water depth. Most of the theories and literature works has been developed for smooth-wall flows and rough-bed flows at very high relative submergence, whereas its applicability in OCFs with low relative submergence remains questionable; the simplest example is the velocity distribution (i.e., the universal logarithmic law). This thesis aims at improving the knowledge of turbulence structure developed over a highly rough bed in OCFs by varying the relative submergence. According to the relative submergence definition given before, it can be changed by modifying the water depth for a fixed roughness or varying the roughness keeping the water depth constant. The choice settled on the second strategy, because of the measurement instrument configuration. It will be described in detail in the chapter “Experimental equipment and procedures”. The relative submergence varied in the range from 3.13 to 10.07. Three long-duration experiments (each one with a given coarse sediment size) were performed in uniform flow conditions by using a 100 Hz ADV down-looking probe, in order to record the 3D velocity vector in each point of a given grid of measurements. The contribution of the Reynolds stress, the viscous and the form-induced shear stress was analysed, as well as the averaged velocity profiles, second- and third-order moments . A statistical tool will be proposed to verify the frozen-in Taylor hypothesis by comparing two typical time-scales, namely the large scale advection time and the characteristic nonlinear time. The proposed method based on the characteristic eddies timescales is more restrictive with respect to the classic frozen-in Taylor hypothesis, in which a simple comparison of the flow velocity and the fluctuation magnitude is made. Furthermore, one-point temporal correlations analysis will be performed in order to give a first indication of the integral scales lengths along the channel varying the relative submergence. Spectral analysis is introduced both in the frequency and in wavenumber domain. In experimental practice it is quite hard to obtain direct measures, which can allow computing directly a wavenumber spectrum. Temporal velocity signals are commonly recorded in a single point, and they are used to compute the frequency spectrum and then converted to wavenumber spectrum through the Taylor frozen-in hypothesis. Hence, the k−5/3 slope is investigated in the longitudinal velocity spectra. k is the wavenumber. Spectral analysis will be introduced in order to test the observed k−5/3 slope, in order to confirm that the inertial subrange is well visible at the investigated Re numbers. Furthermore, the validity of the −5/3 scaling region will be also tested by using the third-order longitudinal velocity structure function, which is expressed as a function of the turbulent kinetic energy (TKE) dissipation rate. The third-order longitudinal velocity structure function will be also used to provide an estimate of the magnitude of the TKE dissipation rate. In addition, in order to quantify the energy contribution of different eddyscales, premultiplied spectra will be employed. Thanks to this analysis, the Large Scales (LSs) and the Very Large Scale (VLSs) will be investigated. These scales will be associated with a characteristic wavenumber and intensity. ADV velocity measurement also allows exploring the longitudinal-vertical velocity co-spectra. In order to locate the normalized wavenumber associated with the peak in the premultiplied spectra, a systematic procedure to find the correct position of the peaks based on the center of mass concept will be proposed. Moreover, the peak distribution over the water depth will be plotted in inner and outer coordinates.
  • No Thumbnail Available
    Item
    <> modello di gestione delle reti idriche in condizioni di emergenza
    (2017-06-16) Caruso, Olga; Furgiuele, Franco; Fiorini Morosini, Attilio
  • No Thumbnail Available
    Item
    On the use of mechanistic modeling for the numerical analysis of low impact developments techniques
    (2017-06-16) Brunetti, Giuseppe; Furgiuele, Franco; Piro, Patrizia
    The increasing frequency of flooding events in urban catchments related to an increase in impervious surfaces highlights the inadequacy of traditional urban drainage systems. Low-impact developments (LIDs) techniques have proven to be valuable alternatives for stormwater management and hydrological restoration, by reducing stormwater runoff and increasing the infiltration and evapotranspiration capacity of urban areas. However, the lack of diffusion of adequate modelling tools represents a barrier in designing and constructing such systems. Mechanistic models are reliable and accurate tools for analysis of the hydrologic behaviour of LIDs, yet only a few studies provide a comprehensive numerical analysis of the hydrological processes involved and test their model predictions against field-scale data. Moreover, their widespread use among urban hydrologists suffers from some limitations, namely: complexity, model calibration and computational cost. This suggest that more research is needed to address these issues and examine the applicability of this kind of models. Thus, the main aim of this thesis was to investigate the benefits and the limitations in the use of mechanistic modelling for LIDs analysis. In this view, the mechanistic modelling approach has been used to simulate the hydraulic/hydrologic behaviour of three different LIDs installed at the University of Calabria: an extensive green roof, a permeable pavement and a stormwater filter. Each case study was used to examine a particular modelling aspect. The morphological and hydrological complexity of the green roof required the use of a three-dimensional mechanistic model, which was validated against experimental data with satisfactory results. The measured soil hydraulic properties of the soil substrate highlighted important characteristics, accounted in the simulation. The validated model was used to carry out a hydrological analysis of the green roof and its hydrological performance during the entire simulated period as well as during single precipitation events. Conversely, a one-dimensional mechanistic model was used to simulate the hydraulic behaviour of a permeable pavement, whose parameters were calibrated against experimental data. A Global Sensitivity Analysis (GSA) followed by a Monte Carlo filtering highlighted the influence of the wear layer on the hydraulic behaviour of the pavement and identified the ranges of parameters generating behavioural solutions in the optimization framework. Reduced ranges were then used in the calibration procedure conducted with the metaheuristic Particle swarm optimization (PSO) algorithm for the estimation of hydraulic parameters. The calibrated model was then validated against an independent set of data with good results. Finally, to address the issue of computational cost, the surrogate-based modelling technique has been applied to calibrate a two-dimensional mechanistic model used to simulate the hydraulic behaviour of a stormwater filter. The kriging technique was utilized to approximate the deterministic response of the mechanistic model. The validated kriging model was first used to carry out a Global Sensitivity Analysis of the unknown soil hydraulic parameters of the filter layer. Next, the Particle Swarm Optimization algorithm was used to estimate their values. Finally, the calibrated model was validated against an independent set of measured outflows with optimal results. Results of the present thesis confirmed the reliability of mechanistic models for LIDs analysis, and gave a new contribution towards a much broader diffusion of such modelling tools.
  • No Thumbnail Available
    Item
    New composite materials for masonry rehabilitatiom: SRG and FRCM mechanical characterization
    (2018-06-01) Mazzuca, Stefania; Critelli, Salvatore; Ombres, Luciano; Nanni, Antonio
    La caratterizzazione meccanica dei materiali è un processo necessario per la standardizzazione della metodologia di prova, per determinare le proprietà dei materiali necessarie per la progettazione e per valutare le loro prestazioni. Gli SRG rappresentano la più recente tecnologia di riparazione nel contesto dei materiali fibro-rinforzati. Sono un altro strumento tra i metodi di rinforzo del calcestruzzo e della muratura, insieme agli FRCM (Fiber Reinforced Cementitious Matrix) e FRP (Fiber Reinforced Polymer) esistenti. Gli SRG sono emersi come tecnologia promettente e conveniente per il rafforzamento esterno delle strutture. Essi sono costituiti da un tessuto di rinforzo unidirezionale realizzato con trefoli in acciaio ultra resistente, immerso in una matrice cementizia, e sono applicati sulla superficie esterna degli elementi strutturali. Gli SRG forniscono un significativo miglioramento della capacità degli elementi strutturali con un aumento minimo della massa, grazie all’ elevato rapporto tra resistenza e peso. Infatti, l’uso di fibre in acciaio ultra resistente aumenta la duttilità degli elementi rinforzati, favorendo in tal modo le applicazioni in caso di problemi sismici. Inoltre, l’impiego di tessuti a bassa o media densità di massa, consente anche l’uso di matrici a base di cemento. Ciò implica vantaggi in termini di costo, resistenza al fuoco e semplicità nell’applicazione, che sono i tipici limiti dell’uso dei materiali compositi tradizionali. Dato l’attuale livello di conoscenza degli SRG, maggiori investigazioni risultano necessarie. Pertanto, ai fini di questa ricerca, due diversi tipi di tessuto in acciaio, impregnati con due diverse tipologie di matrice, sono stati selezionati. Le maglie del tessuto sono costituite da trefoli di microfili di acciaio ad alta resistenza con diversa densità di massa, ovvero G6 (600 g/m2) e G12 (1200 g/m2). Il tessuto G6 è caratterizzato da una densità di 1,57 trefoli/cm. I trefoli sono ugualmente distanziati di circa 6 mm per ottenere un tessuto con uno spessore equivalente di 0,084 mm. Al contrario, la rete G12 ha una densità di 3,19 trefoli/cm e 0,169 mm di spessore equivalente. Essa è costituita da coppie di trefoli distanti circa 4 mm dalle successive coppie di trefoli, in modo da promuovere l’incastro tra tessuto e matrice. Le matrici sono una malta a base cementizia, GLT, ed una malta a base di calce idraulica, GCF. I tessuti di acciaio, G6 e G12, e le malte, GLT e GCF, sono state combinate per produrre un totale di quattro sistemi SRG, denominati GLT-G6, GLT-G12, GCF-G6 e GCF-G12. Il seguente lavoro, che mira a far avanzare lo stato della metodologia di prova dei materiali compositi a base di matrice cementizia, con l’obiettivo verso la standardizzazione, è stato suddiviso in due parti, a loro volta divise in quattro capitoli. La Prima Parte riporta i seguenti capitoli:Un capitolo introduttivo, che fornisce una breve panoramica dei compositi, concentrandosi sulla classificazione dei compositi a matrice fragile, per fornire un quadro contestuale all'interno del quale gli FRCM e gli SRG sono differenziati. 2. Il secondo capitolo fornisce un contesto evolutivo dei materiali compositi come sistema di rinforzo. Infatti, i materiali compositi fibro-rinforzati a base di matrice cementizia (FRCM) sono una valida alternativa ai compositi fibro-rinforzati a base polimerica (FRP) e hanno acquisito un certo interesse nell'ultimo decennio. In particolare, la necessità di metodi di rinforzo efficaci, versatili ed economicamente vantaggiosi ha incoraggiato i produttori a sviluppare e vendere tessuti in acciaio per scopi di riabilitazione strutturale, in altre parole sistemi di rinforzo in acciaio (SRG). 3. Dato il crescente interesse per l'utilizzo di sistemi compositi a base di matrice cementizia per applicazioni di rinforzo strutturale, le loro proprietà meccaniche devono essere specificate. Nel terzo capitolo, è stato discusso lo sviluppo dei criteri di accettazione per il rinforzo della muratura e del calcestruzzo mediante l’applicazione dei sistemi compositi FRCM e con l'acciaio rinforzato SRG. 4. Programma sperimentale, che valuta la metodologia della prova di trazione, utilizzata per caratterizzare le proprietà del materiale FRCM, in particolare il meccanismo di presa che consente il trasferimento del carico, vale a dire l’afferraggio di tipo clevis o clamp. La Seconda Parte presenta, invece, i risultati degli esperimenti di caratterizzazione eseguiti sui sistemi SRG. Al fine di comprendere il comportamento meccanico dei sistemi di materiale composito a base di matrice cementizia, e quindi di valutarne le prestazioni e la compatibilità con substrati di calcestruzzo e muratura, le seguenti prove sono state effettuate: 1. Prove di compressione della malta cementizia usata come matrice del sistema composito. 2. Prove di trazione del sistema composito; 3. Prove di taglio interlaminare del sistema composito; 4. Prove di legame del sistema composito (Pull-off tests); Tutte le prove sono state eseguite sotto condizioni ambientali di laboratorio (T = 20° e U.R. = 50%). 1. Prove di compressione. Due tipi di matrice, specificamente progettate per il rinforzo strutturale, sono state scelte tra quelle presenti sul mercato, ovvero la malta a base cementizia (GLT) e quella a base di calce idraulica (GCF). Per ogni tipologia di malta, sono stati realizzati cinque provini per mezzo di stampi cubici con lunghezza laterale di 50 mm secondo quanto previsto dalla normativa. I campioni sono stati rimossi dagli stampi dopo un periodo di maturazione di tre, sette, quattordici e ventotto giorni e infine testati con l’aiuto di una macchina di prova universale. Infine, il carico massimo sopportato dal provino durante la prova è stato registrato ed il tipo di rottura è stato annotato. La principale modalità di collasso è stata la rottura a compressione del cubo che risulta avere la struttura conica come desiderato. Sulla base dei test sperimentali svolti, la resistenza della malta a base cementizia, GLT, soddisfa i requisiti della sezione 4.3 del AC434, corrispondente a 17 MPa a 7 giorni e 24 MPa a 28 giorni di stagionatura. Per quanto riguarda la resistenza della malta idraulica a base di calce, GCF, anch’essa soddisfa i requisiti standard, ovvero che la resistenza media a compressione di almeno tre cubi da 50 mm non deve essere inferiore a 1,7 N/mm2 e non superiore di 10,3 N/mm2 a 28 giorni di stagionatura. 2. Prove di trazione. Provini rettangolari con dimensione nominale 510 x 51 x 10 mm sono stati realizzati in casseforme di vetro, applicando un primo strato di malta cementizia (5 mm), il tessuto in fibra e un secondo strato di malta cementizia (5 mm). Dopo un periodo di maturazione di 28 giorni nella camera di umidità, i test sono stati eseguiti utilizzando un telaio di prova universale. Il carico di trazione uni-assiale è stato applicato a tutti gli esemplari mediante il meccanismo di afferraggio di tipo clevis. Il carico è stato applicato sotto modalità di spostamento controllato ad una velocità di 0,25 mm/min e registrato dalla cella di carico integrata nella macchina di prova. La deformazione assiale è stata misurata per mezzo di due estensometri con una lunghezza di 100 mm e 50 mm, posizionati nella regione centrale del campione. I risultati dei test per ciascun coupon testato sono presentati in termini di diagramma resistenza a trazione-deformazione. Dai risultati sperimentali sono state ottenute la forza massima di trazione e la deformazione ultima. Noti questi valori, la resistenza ultima a trazione e il modulo elastico del tratto fessurato sono stati calcolati per mezzo delle equazioni riportate in AC434. Infine, è stata descritta la modalità di collasso per ciascun campione testato. I provini della serie GLT-G6 hanno mostrato una modalità di rottura caratterizzata dalla formazione di una prima fessura all’estremità della zona di incollaggio della piastra metallica. Da lì, lo sviluppo della fessura è continuato per tutta la lunghezza. Infine, il collasso è avvenuto per il distacco della matrice attorno ai trefoli. Questo perché la malta non è penetrata bene nel tessuto e non lo ha impegnato in modo efficace, facilitando quindi lo scorrimento delle fibre. Nel caso della serie GLT-G12, nella zona centrale del provino si è verificata una serie di fessure, monitorate dall’estensometro. Altre fessure si sono formate nella zona di incollaggio della piastra metallica. Da lì, lo sviluppo della fessura è continuato per tutta la lunghezza. Infine, il collasso è avvenuto per il distacco della matrice attorno ai trefoli. Il motivo è che la malta non è stata in grado di penetrare facilmente nel tessuto, perché esso è caratterizzato da una elevata densità di massa (1200 g/m2). I provini della serie GCF-G6 hanno sviluppato due fessure profonde nelle estremità della lunghezza di incollaggio della piastra metallica. Da lì, lo sviluppo delle fessure è continuato per tutta la lunghezza. Il collasso non è stato uguale per tutti i campioni. Infatti, in alcuni casi, la modalità di rottura è caratterizzata dal distacco della matrice attorno ai trefoli; in altri casi, il collasso è dovuto al distacco della piastra dal provino o per lo scorrimento delle fibre. I provini della serie GCF-G12 hanno mostrato una modalità di rottura caratterizzata una serie di fessure nella zona centrale del campione monitorata dall'estensometro. Altre fessure si sono formate nella zona di incollaggio della piastra metallica. Da lì, lo sviluppo della fessura è continuato per tutta la lunghezza. Infine, il collasso è avvenuto per il distacco della matrice attorno ai trefoli. Il motivo è che la malta non è stata in grado di penetrare facilmente nel tessuto, perché il tessuto è caratterizzato da una elevata densità di massa (1200 g/m2). Il collasso non è stato uguale per tutti i campioni. Infatti, in alcuni casi, la modalità di rottura è caratterizzata dal distacco della matrice attorno ai trefoli con conseguente scorrimento delle fibre o allargamento delle fessure, che hanno causano la rottura del provino in più pezzi. 3. Prove di taglio interlaminare. Questo test è una prova di flessione a tre punti su un provino denominato short-beam, e ha lo scopo di determinare la resistenza di taglio interlaminare dei materiali compositi fibro-rinforzati. I campioni sono stati ritagliati da pannelli di dimensioni nominali 330 x 508 mm, dopo una stagionatura di 28 giorni nella camera di umidità. Ogni campione è stato rinforzato con due strati di fibre incorporati in due strati di malta cementizia di 4 mm. Le fibre erano a loro volta divise da un altro sottile strato di malta. Per ciascun prodotto, cinque test sono stati testati sotto condizioni ambientali di controllo. Noto il carico massimo registrato durante la prova, la resistenza ultima della short-beam è stata calcolata per mezzo dell’equazione riportata in ASTM-D2344. Anche in questo caso, le modalità di rottura sono state annotate. I provini rinforzati con il tessuto di acciaio G6 hanno presentato una rottura dovuta alla fessurazione della matrice nel lato sottoposto a tensione. Infatti, in tutti i provini, l'inizio della rottura è caratterizzata da una singola fessura che si propaga dall’intradosso della short-beam verso la regione centrale. Nel caso dei sistemi confezionati con la rete di acciaio G12, la modalità primaria di rottura è stata il taglio interlaminare. Infatti, si è potuto osservare lo sviluppo di due fessure all'interfaccia matrice-fibre che si propagano dal centro del campione alle estremità. La ragione è perché il tessuto G12 ha una densità di massa superiore a quella del tessuto G6 e quindi non consente la completa penetrazione della matrice tra le fibre. Pertanto, il legame all’interfaccia matrice-fibre non è stato efficiente. 4. Prove di pull-off. Per indagare il legame all’ interfaccia rinforzo SRG-substrato, 28 test di pull-off sono stati effettuati su diversi tipi di substrato, ossia blocchi di calcestruzzo, mattoni di argilla e unità di muratura cementizia indicati rispettivamente con la sigla “BTC”, “BTY” e “BTU”. Il rinforzo è stato applicato sul substrato, precedentemente pulito, per uno spessore minimo di 63 mm. Dopo 28 giorni di maturazione, tagli circolari ed esagonali sono stati eseguiti perpendicolarmente al substrato del campione in modo da circoscrivere il disco metallico utilizzato per il test, secondo quanto previsto dalla normativa. I dischi metallici sono stati fissati mediante colla epossidica alla superficie di rinforzo e rappresentano il mezzo attraverso il quale l’area circolare è stata estratta. Il carico di trazione uni-assiale è stato applicato perpendicolare alla superficie di prova utilizzando una macchina di prova pull-off. Il dispositivo di carico a trazione è stato collegato al disco metallico per mezzo di un meccanismo di accoppiamento. La forza di trazione è stata applicata al disco fino a quando non si verifica la rottura. Data il carico ultimo registrato durante la prova, la resistenza massima è stata calcolata per mezzo dell’equazione riportata in ASTM-C1583.La modalità di rottura è stata annotata. Come ci si aspettava, i campioni confezionati con la matrice a base cementizia (GLT) hanno raggiunto i massimi livelli di carico e resistenza. In particolare, il provino BTC-GLT-G6 ha raggiunto il massimo livello di carico e resistenza. Il motivo è che la resistenza a trazione della malta GLT è superiore a quella della malta GCF (malta a base di calce idraulica). Inoltre, la densità del tessuto d’acciaio G6 è inferiore a quella della rete G12, pertanto la malta può penetrare più facilmente tra i trefoli di acciaio. Per quanto appena menzionato, la resistenza a trazione media della serie BTC-GLT-G6 è superiore a quella di BTC-GLT-G12. La modalità principale di collasso del composito SRG è la rottura all’interfaccia matrice-rinforzo, quindi la densità del tessuto è un parametro fondamentale. Infatti, più bassa è la densità di massa e maggiore è la forza di legame. Per questo motivo la serie BTC-GLT-G6 raggiunge un elevato valore di resistenza, perché la matrice può penetrare più facilmente tra i trefoli e aumentare la forza di legame. Tuttavia, nessuna serie raggiunge il limite di resistenza imposto dalla normativa AC434, ad eccezione del campione BTC-GLT-G6. In conclusione, sulla base delle ipotesi che i compositi SRG abbiano una prestazione a lungo termine desiderabile, essi possono essere considerati come una soluzione per il rinforzo delle strutture esistenti in muratura e calcestruzzo. Le considerazioni preliminari ottenute da questo studio rappresentano quindi un primo passo verso lo sviluppo di formule di progettazione adeguate per la caratterizzazione dei sistemi SRG. Tuttavia, ulteriori indagini sperimentali risultano necessarie
  • No Thumbnail Available
    Item
    Multi-level assessment of the environmental benefits of a permeable pavement: numerical analysis and experimental investigations
    (2018-05-09) Turco, Michele; Furgiuele, Franco; Piro, Patrizia
    The increasing frequency of flooding events in urban catchments related to an increase in impervious surfaces highlights the inadequacy of traditional urban drainage systems whose aim is to rapidly collect and convey overland flows to the treatment plants. Recently, scientific community has focused its attention on Low-impact developments (LIDs) techniques that have proven to be valuable alternatives for stormwater management and hydrological restoration, by reducing stormwater runoff by reproducing natural hydrological processes in urban areas. However, the lack of diffusion of adequate modelling tools represents a barrier in designing and constructing such systems. In general, Permeable Pavement (PP) represents a good solution to solve stormwater management problems both in quantitative and qualitative way. This thesis focused on assessing the hydraulic behaviour and water quality performance of permeable pavements based on laboratory experiments and developing a modelling approach for the water flow in order to assisting engineers and researchers in the design of these systems. In this way, an adequate hydrological description of water flow in the pavement system relies heavily on the knowledge of the unsaturated hydraulic properties of the construction materials. Although several modelling tools and many laboratory methods already exist in the literature to determine the hydraulic properties of soils, the importance of an accurate description of hydraulic properties of materials used in the permeable pavement, is increasingly recognized in the fields of urban hydrology. Thus, the aim of this study is to propose techniques/procedures on how to interpret water flow through the structural system using the HYDRUS model. The overall analysis includes experimental and mathematical procedures for model calibration and validation to assess the suitability of the HYDRUS-2D model to interpret the hydraulic behaviour of a lab-scale permeable pavement system. The system consists of three porous materials: a wear layer of porous concrete blocks, a bedding layers of fine gravel, and a sub-base layer of coarse gravel. The water regime in this system, i.e. outflow at the bottom and water contents in the middle of the bedding layer, was monitored during ten irrigation events of various durations and intensities. The hydraulic properties of porous concrete blocks and fine gravel described by the van Genuchten functions were measured using the clay tank and the multistep outflow experiments, respectively. Coarse gravel properties were set at literature values. In addition, some of the parameters (Ks of the concrete blocks layer, and α, n and Ks of the bedding layer) were optimized with the HYDRUS-2D model from water fluxes and soil water contents measured during irrigation events. The measured and modelled hydrographs were compared using the Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) index (varied between 0.95 and 0.99) while the coefficient of determination R2 was used to assess the measured water content versus the modelled water content in the bedding layer (R2= 0.81÷0.87). The parameters were validated using the remaining sets of measurements resulting in NSE values greater than 0.90 (0.91÷0.99) and R2 between 0.63 and 0.91. Results have confirmed the applicability of HYDRUS-2D to describe correctly the hydraulic behaviour of the lab-scale system. Water quality performance aimed to improve the knowledge of the system to remove heavy metals (Copper and Zinc) from stormwater runoff. It was assessed by using batch and contaminant flow experiments. Batch experiments were conducted on each construction material of the PP and highlighted that, among the pavement materials tested, only concrete blocks had the potential to adsorb the heavy metals investigated. Results shown that the adsorption capacity of the porous concrete is higher in adsorbing Cu (70% ÷ 90%) than Zn (69% ÷ 75%). Flow contaminant experiment were performed under different inflow concentrations. Results show that removal rates of Cu and Zn of the lab-scale pavements range from 85% to 92% and from 65% to 82%, respectively