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Descrizione

I docenti e i ricercatori del settore scientifico disciplinare della Scienza delle Costruzioni svolgono l’attività didattica e di ricerca nell’ambito dell’ingegneria civile ed industriale con l’intento di impartire le nozioni e sviluppare studi scientifici sull’arte del costruire.

La disciplina, nata sin dai tempi di Galileo con l’intento di razionalizzare le regole empiriche impiegate nelle costruzioni fino a quel tempo, oggi affronta temi classici quali quelli dell’ingegneria sismica e temi avanzati come il comportamento meccanico dei materiali biologici e ingegnerizzati.

I contenuti scientifico-disciplinari riguardano le conoscenze teoriche e sperimentali relative alla risoluzione dei problemi legati alla determinazione del comportamento meccanico di costruzioni, organismi o elementi resistenti dell’ingegneria civile, dell’architettura, di altri settori dell'ingegneria come di altre scienze applicate. I problemi affrontati coinvolgono gli aspetti relativi alla statica, alla dinamica, alla stabilità dell'equilibrio, alla meccanica della frattura, al calcolo a rottura e alla meccanica sperimentale come verifica dei modelli adottati. Le tecniche e i metodi utilizzati sono propri della modellazione fisico-matematica, della meccanica computazionale, della meccanica sperimentale, della diagnostica e dell’identificazione strutturale. Altri temi riguardano l'interazione fra le strutture e l’ambiente fisico che le circonda, la meccanica dei materiali innovativi e delle strutture non convenzionali, indipendentemente dalla scala della loro osservazione e modellazione, lo studio critico dello sviluppo storico dei modelli utilizzati e la lettura in chiave strutturale di manufatti storici e monumentali.

Le attività didattiche riguardano i corsi di laurea triennali e magistrali dell’ingegneria civile ed industriale e dell’architettura. Gli insegnamenti vengono impartiti attraverso lezioni frontali, esercitazioni ed attività applicative nei laboratori afferenti ai vari insegnamenti.

Le attività di ricerca si sviluppano nell’ambito delle tesi di laurea e delle tesi di dottorato e possono contare sui laboratori di dinamica sperimentale e di modellazione delle strutture. Le attività di ricerca nell’ambito del dottorato prevedono la collaborazione con altri ricercatori e istituti stranieri.

 

Ambiti di ricerca

• Meccanica dei solidi: la ricerca riguarda tradizionalmente il comportamento dei materiali elastoplastici come l’acciaio e quelli danneggiativi come il calcestruzzo. Di recente l’attenzione è stata rivolta ai materiali eterogenei impiegati nell’ingegneria civile come la muratura e nell’ingegneria industriale come i materiali compositi. I modelli sviluppati sono del tipo “macro“ formulati con le regole dell’omogenizzazione e di tipo “meso” dove si analizzano i singoli elementi costituenti e le loro interazione.
• Meccanica Computazionale: l’attività di ricerca è connotata dallo sviluppo di algoritmi e codici di calcolo per la risoluzione di problemi di ingegneria strutturale avanzati. Gli strumenti di programmazione utilizzati sono i linguaggi base come il Fortran e il C++ e i linguaggi avanzati come Matlab, Python e R. I metodi di modellazione utilizzati sono il metodo degli elementi finiti e i cosiddetti metodi “meshless”.
• Dinamica: l’attività di ricerca ha una connotazione sia teorica che sperimentale con finalità ampie che vanno dalla protezione sismica degli edifici e degli oggetti d’arte fino al controllo delle vibrazioni nei componenti meccanici dell’ingegneria industriale. Gli sviluppi teorici della ricerca riguardano principalmente la dinamica stocastica e l’attività sperimentale si svolge in un apposito laboratorio dove vengono messi a punto modelli in scala di strutture semplici e complesse.
• Ottimizzazione: la ricerca riguarda sia le strutture civili che quelle industriali ed è rivolta all’ottimizzazione dei telai per edifici in calcestruzzo armato o di acciaio e le strutture aeronautiche in materiale composito dove le variabili di progetto sono quelle che permettono di identificare la composizione ottimale dei laminati.
• Monitoraggio: l’attività viene svolta presso il laboratorio di prove non distruttive e riguarda lo studio dello stato di salute delle strutture con metodi di indagine indiretti e non invasivi. I controlli vengono eseguiti sulle strutture esistenti per identificare gli eventuali stati di danno e sulle nuove costruzioni per individuare difetti di costruzione.

 

Elenco dei principali progetti di ricerca

• PRIN 2015, “Advanced Mechanical Modeling of New Materials and Structures for the Solution of 2020 Horizon Challenges”.
• PRIN 2015, “Multi-scale mechanical models for the design and optimization of micro-structured smart materials and metamaterials”.
• PRIN 2017, “Multiscale Innovative Materials and Structures - MIMS”.
• PO-FESR, “Crowdsense”.
• Horizon2020, “REvivEd water - Low energy solutions for drinking water production by a REvival of ElectroDialysis systems”.
• Horizon2020, “Conversion of Low Grade Heat to Power through closed loop Reverse Electro-Dialysis - RED-Heat-to-Power”.
• HorizonEU, “Searcularmine - Circular Processing of Seawater Brines from Saltworks for Recovery of Valuable Raw Materials”PON-AIM AIM1845825-2, “Tecniche innovative per il monitoraggio strutturale e lo sviluppo di adeguate strategie di mitigazione delle vibrazioni e di rinforzo strutturale di opere appartenenti al patrimonio culturale”.

 

Parole chiave

meccanica dei solidi lineare e non lineare, ingegneria delle strutture.