Dissertations / Theses on the topic 'INDIRIZZO INGEGNERIA CIVILE E AMBIENTALE'

2010/2011
Il presente lavoro affronta lo studio di due problematiche idrogeologiche complesse e molto diverse tra loro, mediante un approccio geofisico integrato con le indispensabili indagini geologiche e idrogeologiche: (1) caratterizzazione delle risorse sotterranee solforose in ambiente montano al fine di localizzare una o più aree adatte alla perforazione e quindi all’estrazione di acque solforose; (2) caratterizzazione idrogeofisica di un area golenale soggetta a forti eterogeneità locali che possono influenzare il flusso, alterando consistentemente la conduttività idraulica. I risultati delle indagini geofisiche costituiscono nei casi descritti un indispensabile supporto funzionale per comprendere approfonditamente le aree studiate con particolare riguardo alla ricostruzione dei sistemi acquiferi, circuiti idrogeologici e disponibilità di risorse idriche e termali al fine di realizzare un'azione progettuale ingegneristica mirata e consistente.
XXIV Ciclo
1977

2010/2011
The semi-distributed rainfall-runoff model, TOPOMODEL is applied to predict the ‎response of Monticano River basin to rain events. TOPMODEL is a topographic based ‎model in which the topographic index has an essential role. Topographic index is a ‎function of the Digital Elevation Model (DEM) resolution. ‎ The high resolution LiDAR data with 1-2 points per meter square, is used as ‎topographic data to generate DEMs, calculate the topographic index as well as extracting ‎the hydrological features. Due to significant effect of the DEM resolution on the ‎topographic index and hydrological features accuracy, different DEMs with 25 m, 50 m, ‎‎100 m and 200 m grid size are generated using LiDAR data. Comparing the density ‎function of topographic index with different resolutions indicate that by decreasing the ‎resolution there is a shift toward the higher values as well as increasing the topographic ‎constant λ from 7.36 for 25 m resolution to 10.32 corresponding to 200 m grid size.‎ TOPMODEL is applied to simulate the six events namely; 20-21 December 1997, 6-7 ‎November 2000, 10-12 August 2002, 21-23 January 2003 , 31 October-1November 2004 ‎and 22-26 December 2009. The model successfully simulates flood levels, with respect to ‎both their extent and to peak time.‎ The sensitivity analysis for scale parameter m and lateral transmissivity T0 shows that ‎the coefficient m affects much more than T0 on the hydrograph shape and peak value.‎ The effect of DEM resolution on the model results is examined. The model results are ‎different, but the differences are very small except for events 2003 and 2009. The results ‎of simulations based on 25 m grid size are very close to those of 50 m grid size, while the ‎simulated discharges using 100 m and 200 m grid size are overestimated.‎ The efficiency of the simulations are calculated for all events using different ‎topographic index distributions. The efficiency of model is in a range of 0.86 for event ‎‎2009 to 0.99 for event 2002. The high values of efficiency can be due to effect of accurate ‎topographic index distribution and hydrological features extracted from high resolution ‎topographic data.‎ The simulation based on DEM with 25 m resolution shows slightly higher efficiency ‎values. This means that generating higher resolution DEM with respect to suggested 50 m ‎grid size for TOPMODEL, may give a more accurate output as it is evident from this ‎study.‎
XXIV Ciclo
1980

2010/2011
Nello studio dei sistemi di trasporto l’acquisizione e l’utilizzo di informazioni corrette e aggiornate sullo stato dei sistemi rappresentano da sempre elementi di centrale importanza per la produzione di analisi adeguate ed affidabili. Sfortunatamente in molti ambiti applicativi le informazioni disponibili per le analisi sono invece spesso carenti o di bassa qualità, e il loro utilizzo si traduce in risultati affetti da elevata incertezza e talvolta di dubbia validità. I processi di evoluzione tecnologica che interessano campi quali l’informatica, l’elettronica e le telecomunicazioni stanno rendendo progressivamente più semplice e conveniente l’acquisizione di rilevanti quantità di dati di interesse per le analisi trasportistiche, sia tradizionalmente raccolti per studi trasportistici (ad esempio dati di traffico rilevati su tronchi stradali) sia non direttamente connessi ad un uso trasportistico (ad esempio segnali Bluetooth e GPS provenienti da dispositivi di telefonia mobile). Tuttavia in molti casi l’ampia disponibilità di dati, soprattutto nel secondo caso, non si traduce in immediata spendibilità applicativa. I dati sono infatti spesso disomogenei dal punto di vista informativo, caratterizzati da una qualità non necessariamente elevata e spesso richiedono onerosi processi di verifica e validazione. In questi particolari contesti l’applicazione di tecniche di Data Mining può dimostrarsi una soluzione indubbiamente vantaggiosa. Esse infatti, per loro intrinseca natura, rendono possibile la gestione efficace di grandi quantità di dati e la produzione di risultati sempre più robusti all’aumentare delle dimensioni della base di dati disponibile. Sulla base di queste considerazioni questo lavoro di tesi si è concentrato in primo luogo su un’attenta revisione delle più consolidate tecniche di Data Mining, individuando gli ambiti applicativi, nel campo dei trasporti, in cui esse possono rappresentare dei validi strumenti di analisi. Con il termine Data Mining si fa riferimento al processo di estrazione dell’informazione presente in un certo insieme di dati, finalizzato ad individuare relazioni “nascoste” nei dati stessi o comunque a sintetizzare in modalità nuove la visione su di essi. Esso rappresenta una parte di un più ampio processo di estrazione della conoscenza, che inizia con un’accurata selezione e trasformazione dei dati disponibili (come detto i dati sottoposti a “mining” sono spesso raccolti con altri obiettivi) e si conclude con un’attenta interpretazione e valutazione dei risultati. Uno schema di classificazione generalmente accettato suddivide le tecniche di Data Mining in sei categorie in rapporto alla funzione considerata: stima (reti neurali, modelli di regressione, alberi decisionali), previsione (reti neurali, alberi decisionali), classificazione (k-nearest neighbour, alberi decisionali, reti neurali), raggruppamento (tecniche di clustering, Self-Organising-Maps), associazione (regole di associazione) e descrizione (regole di associazione, clustering, alberi decisionali). Nel presentare un quadro d’insieme dell’ampia letteratura esistente in materia, uno specifico rilievo è stato dato alle più consolidate tecniche di classificazione, raggruppamento e associazione, in quanto maggiormente impiegate nei diversi contesti applicativi. Successivamente è stato tracciato uno stato dell’arte per ciò che attiene le applicazioni in ambito trasportistico. In tal senso la revisione dei lavori prodotti ha evidenziato la notevole flessibilità d’uso di queste tecniche e la loro crescente diffusione applicativa. Molti sono infatti i filoni di ricerca che hanno beneficiato di queste tecniche innovative; tra questi nel lavoro di tesi si sono evidenziati alcuni tra i più interessanti: la previsione a breve termine dei flussi di traffico da dati storici o in real-time (traffic forecasting), l’identificazione e la quantificazione dei fattori che influenzano i fenomeni di incidentalità, l’analisi di sistemi di gestione delle pavimentazioni stradali e di sistemi di monitoraggio del traffico. La seconda parte della tesi si è invece focalizzata su un’applicazione delle tecniche di Data Mining allo studio del funzionamento di un sistema viario, attraverso una revisione critica della Procedura FHWA (Federal Highway Administration) per il monitoraggio del traffico stradale. La scelta di questo filone di ricerca è data dal fatto che la raccolta di informazioni sui volumi di traffico è un aspetto rilevante nell’attività di pianificazione dei trasporti (ambito stradale), quale componente significativa del processo conoscitivo. D’altra parte i costi legati alla gestione dei sistemi di monitoraggio, sia per attrezzature che per personale, richiedono una crescente attenzione alla loro progettazione, al fine di ottenere la massima qualità dei risultati. Negli Stati Uniti la FHWA definisce periodicamente alcune linee guida per migliorare questi aspetti attraverso la Traffic Monitoring Guide (2001) e ha raggiunto progressivamente un ruolo di riferimento per altre agenzie dello stesso tipo in altre parti del mondo, Italia compresa. Tale procedura è basata sull’uso congiunto di rilievi di diversa durata (rilievi in continuo con strumenti fissi e rilievi di breve durata con apparecchiature portatili) ed è finalizzata principalmente alla stima del Traffico Giornaliero Medio Annuo (Annual Average Daily Traffic, AADT). L’analisi della letteratura esistente ha individuato la lacuna principale della procedura FHWA nella determinazione dei gruppi tipologici di strade sulla base dei profili temporali di traffico e nell’assegnazione delle sezioni monitorate con rilievi di breve durata a questi gruppi. L’approccio elaborato si è pertanto posto l’obiettivo di migliorare la procedura relativamente a questi due aspetti rilevanti. Per trattare l’esistenza di situazioni di incerta attribuzione di una sezione stradale ad un certo gruppo tipologico, specie quando non è semplice fornire una chiara definizione in termini trasportistici (ad esempio strada “pendolare” o “turistica”), sono state adottate tecniche di Fuzzy Clustering, garantendo un’opportuna trattazione formale del problema. Per quanto concerne il secondo aspetto, le sezioni non monitorate in continuo vengono inserite nel gruppo tipologico più simile rispetto ai profili temporali di traffico osservati. Per effettuare l’assegnazione di queste sezioni ai gruppi tipologici, l’approccio proposto ha utilizzato una Rete Neurale Artificiale, opportunamente progettata per mantenere l’incertezza presente nella fase di creazione dei gruppi fino alla fine del processo. L’output della rete è infatti rappresentato dall’insieme delle probabilità di appartenenza del rilievo di breve durata ai diversi gruppi tipologici ed è interpretato utilizzando la teoria di Dempster-Shafer. Le misure di incertezza associate all’output (indici di non-specificità e discordanza) permettono di descrivere sinteticamente la qualità dell’informazione disponibile. L’approccio proposto è stato implementato considerando i dati di monitoraggio provenienti dal programma SITRA (Sistema Informativo TRAsporti) della Provincia di Venezia. Rispetto all’ambito applicativo di interesse è stata verificata la validità dell’approccio, confrontando i risultati ottenuti nella stima dell’AADT con precedenti approcci proposti in letteratura. L’analisi comparativa dei risultati ha permesso di rilevare una migliore accuratezza delle stime e soprattutto la possibilità, assente nei precedenti approcci, di evidenziare eventuali carenze informative (dovute all’esiguo numero di dati) e la necessità di procedere con ulteriori rilievi di traffico. I risultati positivi ottenuti in questa fase sperimentale hanno permesso di avviare il progetto per la realizzazione di uno strumento software di immediata spendibilità applicativa
In the study of transportation systems, the collection and the use of correct information of the state of the system represent a central point for the development of reliable and proper analyses. Unfortunately in many application fields information is generally obtained using limited, scarce and low-quality data and their use produces results affected by high uncertainty and in some cases low validity. Technological evolution processes which interest different fields, including Information Technology, electronics and telecommunications make easier and less expensive the collection of large amount of data which can be used in transportation analyses. These data include traditional information gathered in transportation studies (e.g. traffic volumes in a given road section) and new kind of data, not directly connected to transportation needs (i.e. Bluetooth and GPS data from mobile phones). However in many cases, in particular for the latter case, this large amount of data cannot be directly applied to transportation problems. Generally there are low-quality, non-homogeneous data, which need time consuming verification and validation process to be used. Data Mining techniques can represent an effective solution to treat data in these particular contexts since they are designed to manage large amount of data producing results whose quality increases as the amount of data increases. Based on these facts, this thesis first presents a review of the most well-established Data Mining techniques, identifying application contexts in transportation field for which they can represent useful analysis tools. Data mining can be defined as the process of exploration and analysis which aims to discover meaningful patterns and ‘’hidden’’ rules in the set of data under analysis. Data Mining could be considered a step of a more general Knowledge Discovery in Databases Process, which begins with selection, pre-processing and transformation of data (“mined” data are generally collected for reasons different from the analysis) and is completed with the interpretation and evaluation of results. A classification scheme generally accepted identifies six categories of DM techniques, which are related to the objective one would achieve from the analysis: estimation (neural networks, regression models, decision trees), prediction (neural networks, decision trees), classification (k-nearest neighbor, decision trees, neural networks), clustering (clustering techniques, Self-Organizing-Maps), affinity grouping or association (association rules) and profiling (association rules). In the review of the wide literature concerning Data Mining methods, particular attention has been devoted to the well-established technique of clustering, classification and association, since they are the most applied in different application contexts. The literature review process has been further extended to Data Mining applications in the transportation field. This review highlights the great flexibility of use of these techniques and the increasing number of applications. Many research topics have taken advantages of these innovative tools and some of them are presented due to their interest: short-term traffic flow forecasting from historical and real-time data, identification and quantification of factor risks in accident analysis, analysis of pavement management systems and traffic monitoring systems. The second part of the thesis has focused on the application of Data Mining techniques to road system analysis, through a critical review of U.S. Federal Highway Administration (FHWA) traffic monitoring approach. The choice of this topic is due to the fact that traffic monitoring activities represent a relevant aspect of highway planning activities, as a part of the knowledge process. However data collection activities produce relevant management costs, both for equipment and personnel, therefore monitoring programs need to be designed with attention to obtain the maximum quality of results. In the U.S.A., the Federal Highway Administration (FHWA) provides guidance for improving these aspects by way of its Traffic Monitoring Guide (TMG) (FHWA, 2001), which has a reference role for other similar agencies in the world. The FHWA procedure is based on two types of counts (short duration counts taken with portable traffic counters and continuous counts taken with fixed counters) and has the main objective of determine the Annual Average Daily Traffic (AADT). Critical review of literature on this topic has pointed out that the most critical aspects of this procedure are the definition of road groups based on traffic flow patterns and the assignment of a section to a road group using short counts. The proposed approach has been designed to solve both issues. The first issue is related to situations for which road section could belong to more than one road group, and the groups cannot be easily defined in transportation terms, (e.g. “commuter road”, “recreational road”). The proposed approach introduces Fuzzy Clustering techniques, which adopt an analytical framework consistent with this kind of uncertainty. Concerning the second issue, road sections monitored with short counts are assigned to the road group with more similar traffic patterns. In the proposed approach an Artificial Neural Network is implemented to assign short counts to roads groups. The Neural network is specifically designed to maintain the uncertainty related to the definition of road groups until the end of the estimation process. In fact the output of the Neural Network are the probabilities that the a specific short counts belongs to the road groups. These probabilities are interpreted using the Dempster-Shafer theory; measures of uncertainty related to the output (indices of non-specificity and discord) provide an assessment of the quality of information in a synthetic manner. The proposed approach have been implement on a case study, using traffic data from SITRA (Sistema Informativo TRAsporti) monitoring program of the Province of Venice. In this specific context the approach has been validated and the results obtained (AADT estimates) from the proposed method have been compared with those obtained by two approaches proposed in previous studies. The comparative analysis highlights that the proposed approach increases the accuracy of estimates and gives indication of the quality of assignment (depending on sample size) and suggests the need for additional data collection. The positive results obtained in the experimental phase of the research have led to the design of a software tool to be used in next future in real world applications.
XXIV Ciclo
1983

2013/2014
Gli impianti funiviari sono soggetti alle normative italiane ed europee (PTS Prescrizioni Tecniche Speciali e Normativa Europea) che regolano il funzionamento dell’infrastruttura, sovrastruttura e delle componenti di sicurezza. Il rispetto dei limiti imposti sono determinanti per la sicurezza dell’impianto stesso e delle persone coinvolte. Non tutti questi parametri però, sono controllati durante le periodiche prove di collaudo, nonostante essi siano decisivi per la sicurezza. Si pensi ad esempio alla valutazione dell’entità delle oscillazioni trasversali e longitudinali al senso di marcia, fenomeno che ha causato l’incidente avvenuto su una seggiovia dell’Appennino toscano (gennaio 2015), dove, a causa di un’interruzione di corrente, l’arresto dell’impianto ha innescato un moto oscillatorio tale da far sobbalzare e precipitare alcuni sciatori. La strumentazione satellitare permetterebbe di conoscere la posizione assoluta dell’oggetto monitorato e se integrate da sensori inerziali, di conoscerne anche l’assetto. A partire da queste considerazioni, sono state analizzate delle metodologie innovative GNSS (Global Navigation Satellite System) e GPS/INS (INertial System), applicate in un settore particolare, quale quello dei trasporti speciali aerei, al fine di caratterizzare in maniera più completa il comportamento dinamico di un veicolo in condizioni critiche (ad esempio a seguito di brusche frenate) e farne un confronto con la normativa vigente. Le componenti hardware del dispositivo GNSS/INS sono state montate all’interno di un contenitore rigido, per facilitarne il trasporto, l’ancoraggio alla seggiola o cabina e per accelerare la fase di rilievo con la Stazione Totale per l’inserimento dei parametri di installazione nel software di elaborazione dati, Applanix POS PAC LV. E’stato quindi implementato un programma ad hoc in ambiente Matlab, per la gestione dei dati, in particolare: per la sincronizzazione fra i vari dispositivi, per la rotostraslazione dei sistemi di riferimento, per l’interpolazione dei dati, per il filtraggio e l’estrazione automatica alcuni particolari eventi. Dai risultati ottenuti è stata dimostrata l’adeguatezza di queste tecniche innovative, con le quali è stato possibile determinare il comportamento dinamico del veicolo, in termini di posizione assoluta (con precisione centimetrica), velocità ed accelerazione effettiva del veicolo (i valori di velocità ed accelerazione visibili sul pulpito di comando della stazione motrice sono riferiti all’argano di trazione e non corrispondono sempre con quelli del veicolo). Implementando le funzioni del programma sviluppato in ambiente Matlab ed ottimizzando alcune procedure,le tecniche GNSS in modalità cinematica interferenziale alle doppie differenze finite e GPS/INS, potrebbero completare le attuali prove di collaudo degli impianti funiviari.
XXVII Ciclo
1985

2013/2014
Le tecniche di analisi numeriche in campo non lineare delle strutture in legno sulla base delle prove sperimentali su singoli componenti, elementi strutturali e interi edifici si sono molto evolute nell'ultimo decennio. Numerosi ricercatori si sono dedicati a sviluppare modelli per simulare il comportamento ciclico in campo non lineare (chiodi, hold down, viti e squadrette a taglio) e i risultati di numerosi modelli numerici sono stati confrontati con i risultati sperimentali in termini di forza massima, degrado di rigidezza ,resistenza, spostamento massimo e ultimo, energia dissipata. Questo lavoro di tesi segue la linea della progettazione basata sul Performance Based Design. Nella prima parte della stessa viene approfondita l’analisi statica non lineare per determinare la curva di capacità degli elementi e dei sistemi strutturali a telaio leggero e X-Lam. Nella seconda parte si analizza il problema del miglioramento delle performance delle strutture in X-Lam mediante l'uso delle masse accordate (Tuned Mass Dampers). Queste vengono progettate con tecniche di ottimizzazione, allo scopo di ridurre al meglio le accelerazioni massime che in genere accompagnano questa tipologia strutturale.
XXVII Ciclo
1979

2011/2012
L’argomento trattato nella ricerca verte sul tema della modellazione del legame fra incidentalità stradale e caratteristiche dell’infrastruttura. L’attività di ricerca ha puntato allo sviluppo, nel contesto italiano, di un modello analitico per la previsione del livello di incidentalità atteso su tronchi omogenei di strade extraurbane, legandolo a indicatori delle caratteristiche geometriche, ambientali e di traffico di tali tronchi. Inizialmente sono stati passati in rassegna i principali modelli di previsione proposti a livello internazionale, tra cui la prima versione dell’Highway Safety Manual (HSM). Parallelamente si è analizzato il software IHSDM, con particolare attenzione al modulo CPM (Crash Prediction Module). Si è quindi cercato di testare l’applicabilità al contesto italiano di tale modulo, studiando l’incidentalità di due tronchi stradali della rete regionale del Friuli Venezia Giulia. Il test ha messo in evidenza i limiti di trasferibilità del modello statunitense alla realtà italiana. L’analisi della letteratura esistente ha permesso di individuare i principali aspetti da considerare nell’elaborazione di un modello previsionale dell’incidentalità (tecniche di regressione, approcci metodologici, distribuzione di probabilità, forme funzionali, variabili esplicative, indicatori di bontà del modello). Una volta verificata la disponibilità di dati nella realtà italiana e accertata la possibilità di utilizzare gli stessi, sono state definite le procedure per la scelta del campione. In un primo tempo si è testata la metodologia individuata su un campione di dati di dimensioni limitate (circa 20 tronchi stradali in ambito extraurbano), ricercando eventuali relazioni fra il fenomeno accidentogeno, l’entità dei flussi veicolari e alcuni parametri geometrici caratteristici del singolo tronco stradale. Per questo studio preliminare il campione è stato suddiviso in tronchi omogenei sulla base del solo andamento planimetrico. Per l’implementazione del modello è stata utilizzata la tecnica delle regressioni lineari generalizzate, adottando come distribuzione statistica della variabile indipendente quella di Poisson. Il test è stata l’occasione per l’approfondimento degli strumenti software da utilizzare per la modellazione statistica. Dal momento che tale test ha fornito risultati confortanti, nel prosieguo dell’attività la ricerca è stata portata avanti secondo le stesse modalità, ponendosi come obbiettivo un sostanzioso ampliamento del campione di studio. A tale scopo l’analisi è stata estesa alla regione Veneto, andando a reperire dati utili presso le varie Amministrazioni. Oltre a questo si è provveduto ad effettuare due campagne di monitoraggio del traffico (estiva ed invernale) sulla rete regionale (ex statale) del Friuli Venezia Giulia. Grazie alla concessione accordata da Friuli Venezia Giulia Strade S.p.A. e da diverse Amministrazioni Comunali, durante tali campagne (durate complessivamente 5 mesi) sono stati rilevati i flussi veicolari su circa 30 sezioni stradali. In questo modo si è potuto disporre di un campione di estensione complessiva pari a quasi 300 km di rete extraurbana. Su tale campione, suddiviso in tronchi omogenei sulla base del medesimo criterio adottato nello studio preliminare, si è tentato di mettere a punto un modello considerando svariati indici legati alla geometria dell’asse stradale, mediante la stessa tecnica di regressione adottata in precedenza. I risultati forniti dall’analisi si sono rivelati poco significativi. È stata quindi rivista integralmente la metodologia di suddivisione in tronchi omogenei, effettuando la messa a punto dei modelli su due diverse basi di dati. La prima ha considerato soli tronchi stradali di lunghezza pari ad un chilometro, mentre il secondo ha preso in considerazione tratti di lunghezza variabile (mediamente pari a circa 3 km). In entrambi i casi sono stati introdotti dei criteri di suddivisione dei tronchi (criteri di omogeneità) più rigorosi rispetto alla prima analisi, andando a considerare l’altimetria della strada e fattori di carattere ambientale. Contestualmente alla definizione di tali criteri è stata proposta l’applicazione di una metodologia statistica per la verifica sistematica ed oggettiva dell’omogeneità planimetrica della linea d’asse. L’analisi di regressione è stata effettuata assumendo una distribuzione statistica della variabile indipendente di tipo Binomiale Negativa, che rispetto alla distribuzione di Poisson presenta dei vantaggi nella modellazione dell’overdispersion. Le analisi statistiche hanno prodotto risultati di particolare interesse in termini applicativi. I modelli risultanti mostrano una buona correlazione tra le variabili individuate e il fenomeno accidentogeno. Inoltre grazie all’utilizzo di variabili esplicative di facile determinazione, essi risultano applicabili con facilità alla realtà italiana, proponendosi come strumenti di supporto all’analisi di sicurezza, sia nel caso di nuove infrastrutture stradali che in quello di strade esistenti. Combinando i risultati del modello con lo storico di incidentalità registrato è possibile produrre valutazioni più attendibili dell’incidentalità attesa caratteristica del tronco stradale, da cui una stima più rigorosa del beneficio derivante da un possibile intervento di adeguamento.
XXIV Ciclo
1983

2013/2014
Many old masonry structures still in use need to be assessed considering the safety requirements proposed by current building codes. To this aim, the use of detailed numerical models, allowing the description of complex mechanical phenomena such as anisotropy, softening and crack propagation, could become tremendously beneficial. Although a large number of material models with different degrees of complexity have been recently proposed in the literature, the calibration of the model material parameters, which is critical for an accurate response prediction, has received remarkably less attention. This has resulted in a gap between the potential of these models and their actual use. This thesis is aimed at developing a consistent approach for the calibration of numerical model parameters for masonry structures by means of inverse techniques. After an introduction and a literature review discussing current numerical modelling strategies for masonry structures and the Inverse Problems theory, the optimisation tool utilised in this thesis is described. It makes use of Genetic Algorithms, and it has been previously applied to a number of different problems, from optimal design to the identification of base-isolated bridges. One of the major challenges of Inverse Problems is handling the noisy data and assessing the uncertainty of the results given by the optimisation algorithm. A numerical strategy for choosing the optimal sensor layout is proposed, aimed at minimising the influence of the noise in the calibration. Uncertainty in the calibration has been considered in all numerical and experimental examples studied, leading to an approach based on the use of a set of numerical validation models. This allows a realistic evaluation of the field of applicability of the estimated parameters. The approach has been applied to a novel in-situ test for the calibration of the material parameters for a mesoscale masonry representation. The proposed setup has been designed for low-invasive in-situ experimental static tests on existing structures. In the test, flat-jacks are utilised to apply a specific stress state within a masonry wall. The results, in terms of displacements recorded by LVDTs or optical devices are then analysed by means of inverse techniques in order to estimate the basic parameters of the interface elements simulating the mortar joints. The effectiveness of the test set-up has been studied applying analytical formulations and using the results of numerical simulations. The results of an experimental campaign based on the use of the proposed experimental procedure are then reported and critically discussed. The thesis ends with the conclusions, where it is confirmed that the proposed calibration approach can be effective adopted in the characterization of masonry in existing structures. Finally some directions for the future research related to this work are proposed.
XXVII Ciclo
1985

2010/2011
Recentemente, la richiesta architettonica sempre più spinta di trasparenza e luminosità ha favorito la diffusione nell’edilizia del vetro come materiale da costruzione. Sebbene si tratti di un materiale ancora poco conosciuto rispetto ad altri materiali convenzionali, il vetro trova, infatti, ampia applicazione nelle realizzazioni strutturali più innovative. Anche se le soluzioni architettoniche proposte trovano ampio consenso, spesso la difficoltà principale consiste nel dimensionare adeguatamente tali elementi e nel preservarne l’integrità da eventuali fenomeni di instabilità. Con riferimento a questo tema, nella presente tesi vengono proposte alcune significative formulazioni analitiche per la verifica di stabilità di elementi in vetro monolitico, stratificato o vetro-camera, con particolare attenzione per il comportamento di travi compresse, travi inflesse, pannelli sottoposti a compressione nel piano o taglio nel piano. Allo stesso tempo, viene studiato il comportamento di facciate in vetro-acciaio sottoposte a carico da esplosione, con riferimento specifico a due tipologie di facciata note come facciate continue a lastre indipendenti, controventate da un sistema di cavi pretesi, e facciate a pannelli, nelle quali le lastre di vetro sono sostenute da un telaio metallico di supporto. Per ciascuna tipologia di facciata, vengono evidenziate le criticità dovute a carichi da esplosione di varia intensità mediante opportuni modelli numerici. Inoltre, viene analizzato l’effetto di eventuali dispositivi in grado di mitigarne le componenti principali assorbendo e/o dissipando parte dell’energia d’ingresso associata all’evento esplosivo.
Recently, due to aesthetic and architectural requirements of transparency and lightness, the use of glass as a structural material showed a strong increase. Although its load carrying behavior is actually not well-known, glass finds large application in modern and innovative buildings. Nevertheless, the main difficulties are related to the proper design of these structural elements and in the preservation of their integrity, avoiding possible buckling phenomena. In this context, this Doctoral Thesis proposes a series of interesting analytical formulations suitable for the buckling verification of monolithic, laminated, insulated structural glass element, with particular attention for the load carrying behavior of beams in compression or in bending, as well as for the buckling response of glass panels subjected to in-plane compression or shear. At the same time, the Thesis focuses also on the dynamic behavior of two different typologies of steel-glass façades subjected to air blast loads, whit particular attention to the analysis of cable-supported façades and conventional curtain walls, in which a metallic frame supports the glass panels. In both the circumstances, accurate numerical simulations are performed to highlight the criticalities of similar structural systems, in presence of high-level or medium / low-level air blast loads. Finally, the structural benefits of possible devices able to mitigate the effects of explosions in the main components of these façades, by partly storing / dissipating the incoming energy, are investigated numerically and analytically.
XXIV Ciclo
1983

2013/2014
Nella presente tesi si sono analizzate le principali problematiche relative alla modellazione non lineare delle strutture composte intelaiate in zona sismica. Nella prima parte si sono esaminati in dettaglio i criteri attualmente adottati nella progettazione classica delle strutture intelaiate composte acciaio-calcestruzzo, facendo principalmente riferimento alle indicazioni sismiche fornite dall’Eurocodice 8. Successivamente si è affrontato il tema della progettazione del giunto composto, a questo proposito si è definito un iter progettuale con una procedura semplificata passo-passo utilizzando un software sviluppato in Excel. Tale software è stato sviluppato con lo scopo principale di facilitare la progettazione dei giunti saldati e flangiati indicando i passi e le verifiche da eseguire fino all’ottenimento della risposta in termini di momento-rotazione. La procedura di progettazione è stata poi validata sulla base di un test sperimentale per entrambi i giunti. Nel terzo capitolo è stata affrontata la tematica relativa alla modellazione non lineare della struttura con riferimento ad un telaio multipiano oggetto di studio di ricerca presso l’università del Sannio. Le non linearità del telaio si sono modellate prima attraverso l’uso di cerniere rigido-plastiche e in un secondo momento attraverso molle elasto-plastiche unite alla trave ed alla colonna con dei tratti rigidi. Sono stati forniti tutti i dettagli per una corretta modellazione e uso con il software agli elementi finiti Sap2000 al fine di condurre una analisi statica non lineare di “Pushover”. Per meglio comprendere i reali meccanismi che si vengono a realizzare in prossimità delle zone nodali, si è considerata la modellazione solida 3D agli elementi finiti facendo riferimento al software Abaqus/CAE. Anche in questo caso è stata presentata una procedura di modellazione passo-passo, atta a rendere semplice anche questo tipo di analisi. La modellazione 3D è stata applicata sia alla tipologia di giunto saldato che a quello flangiato. In particolare, si sono analizzati a fondo i modelli di materiale impiegati, studiando la derivazione dei parametri che ne governano il loro comportamento. Si sono inoltre introdotte diverse tecniche di modellazione delle interazioni tra gli elementi che compongono il giunto. Sulla base dei risultati dei test sperimentali condotti presso l’Università Federico II di Napoli, è stato validato il modello agli elementi finiti solidi proposto. L'analisi della risposta numerica ottenuta, sotto un carico monotono si è dimostrata coerente con l’inviluppo della risposta ciclica sperimentale, sia per le risposte locali che per quelle globali. Questo tipo di modellazione si è inoltre dimostrata in grado di predire adeguatamente anche i fenomeni di instabilità locale che avvengono nelle fasi finali di comportamento del giunto. In conclusione, si può affermare che la tesi qui sviluppata può costituire un primo punto di partenza per la progettazione sismica delle strutture composte acciaio-calcestruzzo, argomento particolarmente complesso e articolato. Inoltre, il fatto che il modello numerico agli elementi finiti di tipo solido sviluppato si sia dimostrato particolarmente affidabile per lo studio di questo tipo di strutture, può fare propendere per un suo ampio utilizzo nello sviluppo preliminare di nuovi prototipi di giunti composti.
XXVII Ciclo
1969

L'elaborato di tesi sviluppato ha come oggetto il protocollo Envision, un sistema di rating dedicato alla progettazione e realizzazione di infrastrutture sostenibili.Lo studio è stato articolato in due parti: definizione delle linee guida e applicazione ad un caso reale. Partendo dall'analisi del protocollo originale, è stata redatta una nuova versione dell’elaborato in ottemperanza alle normative italiane in termini di progettazione stradale. Quindi, le nuove linee guida sono state utilizzate nella valutazione di un caso reale: il progetto definitivo del potenziamento del sistema autostradale e tangenziale della città di Bologna. Nella fase iniziale è stata valutata la documentazione già disponibile a supporto del progetto, assegnando un punteggio provvisorio in linea con i principi di valutazione. Nella fase successiva, è stata definita la documentazione necessaria al potenziamento del rating. Nell'ultima fase sono stati ipotizzati degli scenari di valutazione, sulla base della documentazione progettuale già disponibile e di quella necessaria da produrre durante le fasi successive al fine di migliorare il rating finale. L'obbiettivo dello studio è stato la redazione di un protocollo adattabile ad ad infrastrutture stradali di ogni tipo con il fine di migliorare la sostenibilità nella progettazione stradale del futuro.

La presente ricerca è stata svolta con l’obbiettivo di valutare le caratteristiche prestazionali di pavimentazioni in conglomerato bituminoso con aggiunta di PFU. Il prodotto è un legante bituminoso modificato, al quale il polverino di gomma da PFU è aggiunto manualmente (meccanicamente) al mescolatore tramite tecnologia Dry, nella quale la frazione di gomma è impiegata in sostituzione a una porzione di inerti fini. Ai fini di tale studio sono stati stesi 300 metri di SMA lungo la S.P. 569 nel centro abitato di Zola Predosa (BO) durante la quale sono state effettuate le analisi ambientali. Di questi 300 metri, una parte è costituita da SMA tradizionale, mentre la parte restante è divisa tra SMA contenente 1,20% in peso di PFU e SMA contenente 0,75% in peso di PFU. Sono state predisposte 3 diverse indagini sperimentali: a 2 mesi dalla stesa (31 Luglio 2014), a 6 mesi e la terza ad 1 anno dalla prima sessione di controllo. Nella prima campagna è stato eseguito il prelievo di campioni carotati per la verifica fisico-meccanica delle miscele posate e degli spessori, mentre per tutte le campagne di prova tutte sono state effettuate analisi per la valutazione dell’aderenza, della tessitura e dell’emissione e assorbimento acustico della pavimentazione. L’elaborato è sviluppato nel seguente modo: sarà prima presentata una panoramica sul problema del riciclaggio di PFU. Verranno poi riportate le norme che regolano l’uso delle strumentazioni utilizzate durante le prove e la trattazione dei dati che ne derivano. Verrà poi descritto il campo prove, la stesa sperimentale e tutti i test effettuati sul sito di Zola Predosa. Successivamente verrà effettuata l’analisi dei dati rispettivamente per l’analisi ambientale, il pendolo, l’altezza in sabbia, l’analisi dei livelli acustici, il LaserProf, lo Skiddomter BV11 e il Laser NextEngine HD. Infine verranno tratte le conclusioni, basate sulle analisi condotte, al fine di valutare il rendimento delle pavimentazioni indagate.

Il presente elaborato propone una metodologia di valutazione della carbon footprint di un aeroporto e ne presenta un’applicazione per l’aeroporto “Guglielmo Marconi” di Bologna. Attraverso l'individuazione di macrocategorie di fonti di emissione, viene inoltre discussa l'efficacia di alcuni interventi di riduzione delle emissioni di anidride carbonica.

Lo studio svolto mira alla valutazione dell’impatto ambientale che le attività motoristiche, tenutesi all’Autodromo Internazionale Enzo e Dino Ferrari, hanno avuto sulla città di Imola. Inoltre è stata proposta una metodologia di calcolo per la determinazione del quantitativo di CO2 che producono la realizzazione del Gran Premio di Formula 1 e l’arrivo degli spettatori all’Autodromo. Viene fornita una panoramica sul concetto di sostenibilità applicato ai grandi eventi ed inoltre sono stati espressi i concetti chiave dell'analisi LCA.

Lo studio condotto ha riguardato l'applicazione della metodologia LCA ai fini della valutazione del livello di sostenibilità ambientale di una discarica di 1° categoria per il conferimento di Rifiuti Solidi Urbani. Il lavoro consta di uno studio principale riguardante il ciclo di vita di 1 tonn di rifiuti considerando il trasporto in discarica e la quota parte del ciclo di vita della discarica associata a detta tonnellata. In questo caso, i risultati mostrano che l'impatto maggiore deriva proprio dal trasporto dei rifiuti in discarica con gli automezzi tipici del servizio di nettezza urbana. Si rende necessario pertanto intervenire adottando soluzioni atte ad ottimizzare tale servizio riducendone così il costo economico ed ambientale. Il ciclo di vita della discarica è stato costruito separatamente inserendo la fase di costituzione della durata di una decina d'anni e la fase di esercizio alla quale è stata associata una durata di 30 anni.; quest'ultima è chiaramente la fase più impattante. Infine il lavoro è stato corredato di uno studio di sensibilità volto a dimostrare la bonta, in termini ambientali, del recupero dle biogas sottoforma di energia elettrica: il danno totale si riduce infatti del 50%.

2013/2014
A partire dallo studio della nascita e dello sviluppo delle riflessioni intorno alle questioni ambientali, nell’ambito del presente lavoro sono stati affrontati i temi relativi alla sostenibilità nel settore dell’edilizia introducendo l’approccio life cycle thinking e in particolare la metodologia life cycle assessment LCA. Dopo aver studiato la metodologia LCA a partire dalle sue origini e sviluppo fino alla sua codificazione, sono state illustrate le principali applicazioni di tale strumento. La parte successiva ha riguardato l’applicazione della metodologia ad un caso di studio rappresentato dai pannelli Cross Laminated Timber CLT prodotti dall’azienda Diemme Legno snc di Pontebba. In seguito all’applicazione della metodologia LCA al caso di studio è stata condotta un’analisi critica che ha permesso una migliore individuazione di pregi e criticità della stessa, soprattutto in riferimento al relativo utilizzo nell’ambito di materiali, prodotti e organismi edilizi. Quindi, sono stati analizzati passo passo tutti gli aspetti principali legati ad ogni fase della metodologia e dagli esiti di questa analisi è stato possibile individuare dei possibili ambiti di sviluppo della stessa. In particolare, essendo l’interpretazione dei potenziali impatti ambientali possibile solo attraverso la comparazione, è stata avanzata una proposta volta alla definizione di un sistema utile per poter definire dei livelli prestazionali, o benchmark, che permetta una contestualizzazione dei risultati degli studi LCA. Tali benchmark sono definiti per prodotto edilizio e in virtù del sistema proposto, sono continuamente aggiornati in funzione dell’evolversi del contesto tecnologico e ambientale. Tramite l’utilizzo dei benchmark inoltre, i progettisti potranno interpretare in modo più chiaro i risultati di studi LCA e quindi effettuare scelte ecologicamente consapevoli.
XXVII Ciclo
1988

In normativa non sono presenti nozioni riguardanti il degrado da invecchiamento naturale combinato con il fenomeno della risalita capillare. Fino ad oggi il degrado naturale è stato studiato in letteratura solamente basandosi su un approccio visivo invece la combinazione di questi fenomeni influisce sulle strutture di muratura provocando sia una diminuzione della sezione resistente sia una evoluzione delle proprietà meccaniche. Per colmare questa mancanza è stata effettuata una sperimentazione pluriennale sia non distruttiva sia meccanica alla fine di ogni stagione di invecchiamento. Sono stati testati campioni di laterizio pieni, nuovi, di tipo commerciale e prismi di malta di calce idraulica gettati in laboratorio, sottoposti o a sola pioggia o a salamoie caratterizzate da basse concentrazioni di sali. Le prove non distruttive effettuate sono prove ultrasoniche, le quali hanno permesso di determinare i valori di velocità nelle direzioni longitudinali e trasversali dei provini di mattone e malta. Le prove meccaniche sono state di compressione e compressione ciclica, nel caso dei laterizi; flessione, compressione e modulo nel caso dei prismi di malta. Sono stati determinati i parametri meccanici con entrambe le tecniche (non distruttiva e distruttiva), poi sono stati confrontati i valori medi per ogni tipologia di provino in ogni stagione di invecchiamento. La sperimentazione, il monitoraggio e il confronto dei risultati elaborati, ha prodotto importanti riflessioni su come le tecniche citate, diano informazioni sia qualitative sia quantitative sull'evoluzione del degrado da invecchiamento naturale e risalita capillare.

Nella presente tesi è stato fatto un modello idrologico della Zonara Masere tramite l'utilizzo di SWMM. Svolta la simulazione dello stato attuale sono state individuate le criticità ed in seguito sono stati ipotizzati vari scenari di soluzione delle criticità. Infine trovata la soluzione ottimale si è effettuata una prima fase di progettazione delle opere di prevenzione ed una stima economica del costo della realizzazione del progetto. La tesi è stata svolta presso il Consorzio di Bonifica della Romagna nella sede di Rimini

2012/2013
L’attività di Ricerca svolta durante il ‘Corso di Dottorato in Ingegneria Civile e Ambientale ha riguardato l’attività in collaborazione con il Prof. Radicella presso il Telecommunications/ICT for Development Laboratory (T/ICT4D), the Abdus Salam International Centre of Theoretical Physics, Miramare, e il periodo formativo di tre mesi all’estero presso l’EGNOS Project Office (EPO), sede dell’European Space Agency (ESA) a Toulouse (Francia), sotto la supervisione di Dott. Stefan Schlueter dell’ EPO. Il lavoro svolto, che consiste nello studio dell’effetto della ionosfera sul segnale satellitare di EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay System e del conseguente degrado del calcolo della posizione plano altimetrica che ne deriva, si intende come un contributo per l’ottimizzazione di uno dei servizi forniti da EGNOS denominato EGNOS Open Service, ovvero del primo servizio reso disponibile agli utenti a partire dal 2009. Le caratteristiche del servizio EGNOS Open Service sono presentate in un documento ufficiale chiamato EGNOS SDD-OS dell’Agenzia Spaziale Europea. Il suo obiettivo principale è di aumentare l’accuratezza nel posizionamento correggendo i differenti errori che influenzano il segnale GPS a singola frequenza: gli errori di orologio e di orbita dei satelliti e gli errori legati al ritardo di propagazione del segnale in ionosfera. Altre tipologie di errori, come quelli legati alla propagazione del segnale in troposfera e gli errori da multipath, essendo dovuti a effetti locali non possono essere corrette dai sistemi SBASs (Satellite Based Augmentation System). Lo scopo del documento è di suggerire le tecniche e linee guida per i produttori di ricevitori satellitari e di mettere in evidenza l’importanza del posizionamento e delle prestazioni temporali attualmente disponibili per utenti equipaggiati con strumentazione in grado di ricevere sia il segnale di trasmissione GPS in modalità Standard Positioning Service, con utilizzo della sola frequenza L1, sia il segnale fornito da EGNOS. L’importanza di questo lavoro risiede nel fatto che l’EGNOS OS, essendo un Open Service, può facilmente essere usato da differenti utenze, in una vasta gamma di settori quali la navigazione stradale, l’agricoltura di precisione e le applicazioni personali su palmari. Il lavoro svolto quest’anno s’inserisce pertanto in uno degli obiettivi proposti dall’EGNOS SDD OS. L’aspetto fondamentale riguarda i dati ionosferici forniti da EGNOS tramite i messaggi navigazionali MT 18 e MT26. E’ ormai noto come la precisione nel calcolo del posizionamento, che si ottiene mediante un sistema GNSS a singola frequenza, sia dipendente da vari fattori tra i quali quello dominante è legato alla propagazione del segnale in ionosfera. Sebbene i sistemi SBAS, (del quale EGNOS è la componente Europea) abbiano consentito di ridurre notevolmente gli effetti legati a quest'ultima tipologia di errore, anch'essi soffrono di una forte riduzione di prestazioni in condizioni di grande variabilità ionosferica, come quelle legate a alle basse latitudini o alla presenza di tempeste geomagnetiche. Per questo motivo è importante valutare a livello quantitativo le prestazioni di EGNOS in termini di range delay e di posizionamento tramite un adeguato confronto dei dati trattati con software dedicati, come quelli utilizzati dalla scrivente durante i mesi trascorsi all’EPO. Il dato principale fornito da EGNOS consiste nella correzione ionosferica in punti ionosferici di griglia (IGPs). A causa della presenza di punti IGP “non monitorati” in alcune zone dell’area di copertura del sistema (ECAC, European Civil Aviation Conference), non e' possibile calcolare in modo appropriato il ritardo ionosferico nei corrispondenti punti ionosferici (IPPs) in accordo con la tecnica di interpolazione prevista nel documento ufficiale dell’EGNOS, RTCA Do 229C-D Minimal Operational Performance Standard for GPS/WAAS. Questo incide ovviamente sulle prestazioni globali del sistema EGNOS che, in condizioni nominali, presenta una disponibilità massima di punti ionosferici di griglia (IGPs) monitorati nelle zone centrali dell’area ECAC. In questo contesto, il lavoro svoltosi all’EPO si è' diviso in 3 fasi principali: 1. Sono state considerate le possibili aree di miglioramento delle prestazioni del sistema; per queste aree sono state proposte diverse soluzioni di implementazione. Ognuna di queste soluzioni è stata scelta con l’obiettivo di migliorare la disponibilità dell’EGNOS OS e allo stesso tempo di soddisfare le richieste di accuratezza specificate nel documento. 2. Una volta identificate le possibili aree di miglioramento e di studio, sono state valutate le prestazioni associate a ciascuna soluzione proposta, usando un prototipo di ricevitore GNSS. L’utilizzo di un ricevitore/software è motivato dal fatto che questo permette grande flessibilità quando si testano le differenti opzioni. 3. Infine, sulla base della valutazione delle prestazioni ottenute, sono state considerate e discusse le soluzioni in ciascuna area analizzata. Nella prima fase della ricerca è stato studiato una strategia di calcolo per ovviare alla mancanza dei dati di EGNOS ed estendere la disponibilità per i dati di griglia, in particolare nella parte sud della zona ECAC: e’ stato effettuato uno studio delle mappe globali, in particolare quelle fornite dall’International GNSS Service (IGS) e dal CODE, dell’Università di Berna, eseguendo un confronto fra i ritardi ionosferici verticali e quelli obliqui (slant). Lo scopo di questa analisi e' stato quello di determinare il ritardo ionosferico e correggerne l'influenza in un settore critico dell'area ECAC, come quello delle regioni meridionali, a causa dell'assenza dei dati di correzione ionosferica EGNOS. L’obiettivo principale di questa fase è stato quello di confrontare il TEC verticale estratto dai dati EGNOS con quello ottenuto utilizzando le mappe globali di CODE in tutta la zona d’interesse, e infine l'utilizzo dei valori di correzione dei punti di griglia del CODE in sostituzione dei valori mancanti nei punti di griglia non monitorati da EGNOS. L’analisi è stata eseguita per gli anni 2012 e 2013 in giorni caratterizzati sia da condizioni di quiete che da condizioni di tempeste geomagnetiche, in un’area di copertura [40°W, 40°E ] in longitudine e [20°N, 60°N] in latitudine, in modo da valutare quantitativamente in che misura le mappe globali riproducano le condizioni regionali descritte dalla griglia di EGNOS in termini di gradiente spaziale di TEC (sia in longitudine che latitudine). Nella seconda fase della ricerca sono stati calcolati i valori di TEC verticale e obliquo e le coordinate dei punti IPP. In seguito sono stati calcolati i diversi contributi agli IPP ( in termini di TEC) con l’algoritmo di interpolazione bilineare a quattro punti. Sono stati considerati i valori del TEC negli IGPs: - di EGNOS - di CODE - di una griglia sintetica ottenuta sostituendo i dati di CODE nei punti di griglia non monitorati da EGNOS. Utilizzando le diverse correzioni ionosferiche sono stati ricalcolati i valori dei relativi pseudoranges da utilizzare per il calcolo della posizione con correzione WADGPS. I nuovi valori pseudorange così calcolati sono stati inseriti all'interno dei files rinex di diverse stazioni di riferimento, operanti nella parte sud dell’area ECAC. Con l'utilizzo di diversi software utilizzati all’EGNOS Project Office, sono stati valutati gli errori di posizionamento per i diversi modelli di TEC assunti al fine di valutare l’attendibilità delle precisioni planimetriche e altimetriche ottenute. Si è' deciso di usare software di posizionamento flessibili per le varie esigenze che simulassero i ricevitori, in modo da poter applicare le varie correzioni in modo sistematico. Lo scopo dell'attivita' di ricerca svolta, è quello di permettere l’estensione della disponibilità dei dati EGNOS nei valori di griglia in caso di condizioni “non monitorate” del sistema, attraverso lo studio degli effetti dell’impatto ionosferico su EGNOS.
XXV Ciclo
1984

2012/2013
Timber structures are currently experiencing a significant upturn. Reason for this are their distinct advantages concerning environmental and seismic aspects compared to steel and concrete structures. “Open space” and “multi-story” are no longer attributes which are exclusively used in connection with concrete and steel structures. Key aspects are the connection systems. Finding a high strength and ductile connection solution is especially challenging when seismic loads are considered. Designing a connection which does not undergo damage in a seismic event is another characteristic aimed for. This study presents a numerical investigation on the ductile behaviour of high strength tube type fasteners for post and beam joints. This new type of connection was developed at the University of Delft, the Netherlands. Different types of multi-story frames and a portal frame, made of glulam, were subjected to a set of different ground motion. The conducted incremental dynamic analysis revealed that q-factor of 2.5 and a high q-factor of 3.0 can be applied for portal frames and multi-story timber frames respectively. Although damage to timber parts is mostly avoided, the fasteners have to be replaced after a seismic event. The feasibility and behaviour of a conventional bolted connection for glulam walls subjected to high, seismic loads were experimentally studied. Both, the dynamic tests on timber walls with bolted anchorage and complementary tests on single dowelled connections showed, that brittle failure mechanisms can be delayed by applying simple design rules; such as increased spacing and distances. Utilizing reinforcement, ductile connection behaviour can be achieved. Irreversible damage to both timber and fasteners has to be anticipated when using this connection type. The applicability and response of an innovative viscous type damper in a glue laminated (Glulam) timber wall was numerically and experimentally studied. The high-force-to-volume (HF2V) viscous damper was developed at the University of Canterbury, New Zealand. The interaction between the devices and the flexibility properties of the timber wall and its connecting elements were investigated. The influence of additional weight on the self-centring behaviour of the damping devices was studied. The tests revealed that utilizing the HF2V devices in a timber wall, a damage-free system is achieved. The tests were completed without damage occurring to the dampers, the damper to wall connection and damper to foundation connection. Utilizing these devices result in high-strength, ductile and damage free design solutions for timber structures under seismic loads. The mathematical model which was developed based on the experimental findings can be used to determine the displacement time-history and structural reaction forces for a timber wall with HF2V viscous damping devices. This study contributes to the on-going research on suitable damage avoidance connection systems for multi-story, open plan timber structures under seismic loads. Advantages and disadvantages concerning the behaviour of the different systems under repetitive cyclic loading are highlighted as well as some specific areas that could benefit from further research. The presented results contribute to the understanding of the behaviour of connection systems which have so far not or not sufficiently been studied in timber elements subjected to seismic loading.
XXVI Ciclo
1980

2011/2012
Il lavoro di ricerca svolto ha avuto per oggetto lo studio e la definizione di modelli di calcolo e di verifica non lineari per strutture in muratura e legno. Lo studio ha riguardato principalmente la modellazione fenomenologica del comportamento non lineare di pannelli murari e connettori metallici per legno, e la conseguente implementazione delle leggi isteretiche analizzate in molle utente in diversi solutori commerciali/open-source (ABAQUS e OpenSees). In particolare il lavoro svolto si è articolato nei seguenti punti: 1. strutture in muratura: a. studio del comportamento meccanico del materiale muratura e raccolta dati di letteratura b. studio di modelli isteretici fenomenologici adatti alla rappresentazione degli edifici in muratura c. scrittura di routine in Fortran per implementare il modello fenomenologico studiato (modello di Tomazevic) nel programma ABAQUS d. analisi non lineare di edifici in muratura già studiati in letteratura ai fini della validazione del modello proposto e. studio di metodi semplificati per il calcolo sismico di edifici a schiera e scrittura di programma autonomo per l’analisi di pushover con il metodo RigStripTS f. prove di laboratorio sul comportamento di fasce murarie g. studio del modello in mesoscala incluso nel programma ADAPTIC e costruzione di modelli per la simulazione di test sperimentali tramite un meshatore sviluppato ad-hoc. 2. strutture in legno: a. studio del comportamento meccanico dei connettori metallici per le costruzioni in legno lamellare incrociato (X-lam) e a telaio leggero e raccolta dati di letteratura b. studio del comportamento ortotropo del materiale e scrittura routine per materiale utente per la sua rappresentazione in campo elastico c. formulazione di legame isteretico fenomenologico per connettori metallici (squadrette, hold-down e unioni con viti/chiodi) d. scrittura di routine in Fortran per implementare il modello fenomenologico proposto nei programmi ABAQUS e OpenSees e. studio di prove sperimentali su connettori singoli e analisi e implementazione di un metodo di taratura adatto al modello utilizzato, implementato in un programma scritto ad-hoc f. analisi di modelli non-lineari di test di laboratorio eseguiti su pareti in X-lam e a telaio leggero e di test pseudo-dinamici su edifici in X-lam monopiano, condotte con il modello sviluppato g. estensione del modello ad altre tipologie di edifici con struttura lignea. Entrambe le tipologie strutturali sono state trattate con modelli fenomenologici in modo da fornire uno strumento di calcolo non lineare per analisi statiche e dinamiche compatibile con le capacità di calcolo attuali; è stata indagata inoltre la possibilità di distribuire l’onere computazionale a più computer parallelizzando l’analisi strutturale. Particolare attenzione è stata riservata inoltre alla capacità sismica delle strutture analizzate, stimando in modo rigoroso l’energia dissipata in ogni analisi. A tal fine è stato eseguito anche uno studio sui modelli isteretici più comuni atto a verificare l’attendibilità di metodi di verifica globale in campo statico non lineare, come il metodo N2 introdotto da Fajfar e il metodo dello spettro sovra-smorzato proposto dalla norma ATC-40 statunitense. Tale studio è stato condotto tramite la scrittura di un programma ad-hoc per il calcolo di spettri inelastici a partire da record sismici di qualsiasi natura (registrati, artificiali o generati). I risultati ottenuti con tale strumento sono stati utilizzati per validare i metodi sopracitati e verificare la loro attendibilità al variare del periodo strutturale e della capacità dissipativa delle diverse tipologie strutturali. Strutture in muratura La necessità di uno strumento di calcolo flessibile ma potente ha indotto lo sviluppo di un elemento molla che implementasse un ciclo isteretico rappresentativo del comportamento del materiale. È stato scelto dalla letteratura disponibile la legge proposta da Tomazevic e Lutman nel 1996 formulata sulla scorta di numerose prove sperimentali condotte su maschi murari. Tale legge lineare a tratti si compone di una curva scheletro trilineare e di percorsi di scarico/ricarico, oltre che gli opportuni degradi di rigidezza e resistenza necessari per poter caratterizzare correttamente il comportamento del materiale muratura vicino alle condizioni di collasso. La routine implementata utilizza un set di parametri che regolano le rigidezze del sistema e l’ampiezza dei cicli, mentre la resistenza di ciascun elemento molla è calcolata automaticamente sulla base del valore di sforzo normale letto durante l’analisi. Tale operazione è svolta in modo disaccoppiato (cioè è riferita allo sforzo assiale letto al passo precedente durante l’analisi) e il valore resistente cambia sulla base del meccanismo di rottura, che il modello seleziona automaticamente. Tale strumento è stato utilizzato con successo per l’analisi statica non lineare della Parete D, facente parte del progetto Catania, progetto nato con l’intento di valutare la vulnerabilità sismica di edifici storici, poi con analisi dinamiche incrementali sulla parete stessa e su altre testate da Magenes a Pavia, che hanno dimostrato tutta la potenza del modello sviluppato, permettendo di stimare correttamente la capacità di dissipazione isteretica. Il metodo è stato esteso anche alle fasce di piano. Infine, il lavoro sul lato della modellazione fenomenologica è culminato con la formulazione di un macro-elemento, non ancora implementato, che permette di condensare le diverse molle utilizzate per ogni pannello in un solo elemento asta. I risultati con tali strumenti avanzati sono poi stati traslati in metodi e modelli per l’applicazione professionale, come il metodo RigStripTS (Amadio et al.) per il push-over di edifici in muratura e il metodo delle celle per lo studio sismico semplificato di edifici a schiera. L’analisi è stata approfondita con l’utilizzo del un modello a mesoscala per la modellazione dei pannelli murari, sviluppato all’Imperial College e disponibile nel software ADAPTIC (Macorini e Izzuddin). Tramite un meshatore sviluppato ad-hoc per la scrittura dei modelli, sono stati studiati diversi modelli in regime monotono. Strutture in legno Lo studio delle strutture in legno si è concentrato prevalentemente sul Cross-Lam (X-lam) e sul telaio leggero, mancando nelle normative internazionali delle linee guida per il calcolo sismico di tali strutture. Con lo scopo di stimare il comportamento strutturale in campo elastico e plastico e partendo dall’ipotesi, già documentata in letteratura, che tale tipologia costruttiva dissipa energia per i soli connettori, è stato formulato e implementato un modello isteretico lineare a tratti che rappresenta il comportamento ciclico in condizioni statiche e dinamiche di connettori metallici per pannelli in X-lam e per pareti a telaio leggero. Tale legame è stato implementato in elementi multi-molla per rappresentare ogni grado di libertà associato al connettore. Caratteristiche come degrado di resistenza, di rigidezza, effetto di attrito e dominio di resistenza sono state proposte e implementate. Tale modello necessita di una taratura preliminare da svolgersi su prove di laboratorio cicliche di connettori singoli; è stata proposta una metodologia per la taratura ciclica e implementata in un software autonomo sviluppato ad-hoc. Con tale strumento sono stati riprodotti fedelmente test ciclici di laboratorio condotti su singole pareti in X-lam in diverse configurazioni, giungendo poi alla validazione tridimensionale del modello eseguita sull’edificio monopiano testato pseudo-dinamicamente dal CNR-IVALSA a Trento. È stato sviluppato un programma per la meshatura automatica di modelli tridimensionali in X-lam. Analogo approccio è stato adottato per la tipologia a telaio leggero. Infine, è stata sviluppata una routine per il materiale legno che utilizza il modello ortotropo. La routine lavora in campo elastico ma può essere estesa al campo plastico mediante l’aggiunta del dominio resistente di Tsai e Wu, che è stato studiato si dimostra particolarmente adatto al materiale legno.
XXV Ciclo
1984

Il lavoro di tesi ha l'obiettivo di fornire un quadro conoscitivo preliminare della Conoide Enza, importante corpo idrico sotterraneo situato nella provincia di Reggio-Emilia. Unitamente viene data una sua rappresentazione cartografica digitale attraverso software GIS, utile a geo-referenziare l'acquifero. Tale lavoro permette di convogliare ed archiviare in un sistema informativo territoriale le osservazioni e i dati necessari a successive indagini quantitative sulla Conoide. In tal senso, viene fornito un esempio di modellazione di flusso nell'acquifero tramite software MODFLOW, così da mostrare l'analisi di uno scenario di prelievo a partire dai dati forniti. In particolare, è simulato il comportamento dell'acquifero in presenza di un pozzo di estrazione, valutando il conseguente effetto indotto sulla piezometria.

Nel presente lavoro viene affrontata la tematica delle tecniche di drenaggio urbano sostenibile. Alla luce di quanto disposto dal regolamento regionale della Regione Lombardia, il quale individua il principio di invarianza idrologica come prerogativa fondamentale nel caso di nuove urbanizzazioni, si è proceduto andando a presentare un caso di studio reale in provincia di Modena. Dapprima si sono presentate alcune delle tecnologie di drenaggio urbano sostenibile, successivamente si è proceduto effettuando un'analisi si sensitività, utilizzando il software SWMM, al fine di valutare quali fossero i parametri progettuali più influenti sul comportamento delle tecniche BMP prese in considerazione. Una volta ottenuta una panoramica complessiva sul funzionamento delle tecniche di drenaggio urbano sostenibili prese in considerazione, si è passati al caso di studio: si è dimensionato il sistema fognario attraverso il modello cinematico e la vasca di laminazione attraverso il metodo delle sole piogge. Successivamente si è importato il modello in SWMM; si sono introdotte le BMP proponendo tre diversi scenari: solo tetti verdi nello scenario 1, tetti verdi e parcheggi drenanti nello scenario 2 e tetti verdi, parcheggi drenanti e bacini di bio-ritenzione nello scenario 3. Sono state condotte simulazioni giornaliere e simulazioni annuali al fine di dimostrare come le tecniche BMP permettessero di ottenere un vantaggio in termini di gestione delle acque meteoriche (riducendo le portate massime e i volumi scaricati a valle del sistema fognario). Infine si è presentata una stima dei costi e un'analisi costi-benefici, in termini di beneficio ambientale.

2011/2012
Cross-laminated timber, also known as X-Lam or CLT, is well established in Europe as a construction material. Recently, implementation of X-Lam products and systems has begun in countries such as Canada, United States, Australia and New Zealand. So far, no relevant design codes for X-Lam construction were published in Europe, therefore an extensive research on the field of cross-laminated timber is being performed by research groups in Europe and overseas. Experimental test results are required for development of design methods and for verification of design models accuracy. This thesis focuses on the continuation of SOFIE research project which started in 2005, conducted by IVALSA Trees and Timber Research Institute (San Michele all' Adige, Trentino, Italy). The aim of this project is the development of multi-storey timber building systems using prefabricated cross-laminated panels. As several parts of Italy are earthquake-prone areas, seismic resistance of such building system has to be ensured. Thus, within the scope of the SOFIE project, an extensive experimental research on seismic resistance of X-Lam building system has been performed. The project started with performance of racking tests on wall panels with different layouts of connections and openings and pseudo-dynamic tests on a full scale one-storey building, continued with shaking table tests on a 3-storey building and on a 7-storey building, the latter one conducted at E-Defense facility in Miki, Japan. Experimental tests provided excellent outcomes, as the buildings were able to survive a series of strong recorded earthquakes, such as Kobe earthquake (1995), virtually undamaged, while at the same time demonstrating significant energy dissipation. In the scope of this thesis, an extended experimental programme on typical X-Lam connections was performed at IVALSA Research Institute. In addition, cyclic tests were carried out on full-scale single and coupled cross-lam wall panels with different configurations and mechanical connectors subjected to lateral force. The outcomes of these tests were used for evaluation of mechanical properties, ductility ratio, energy dissipation, and impairment of strength, which are all needed in seismic design and are currently not provided by codes of practice such as the Eurocode 8. In addition, analytical models to predict stiffness and strength at different building levels such as connections, wall systems and entire buildings were developed. Further, capacity design method for X-Lam buildings was introduced and was verified with extensive database of experimental results. In the capacity design, overstrength factors are needed, thus these factors were evaluated based on experimental tests on X-Lam subassemblies. Experimental results served also for calibration of advanced component FE models for non-linear static and dynamic numerical analyses of X-Lam walls and buildings, developed at the University of Trieste. Numerical analysis of X-Lam wall systems using the FE model was carried out in order to extend the results of the experimental tests to different configurations of technical interest. Outcomes of the parametric study provided better understanding of the seismic behaviour and energy dissipation capacities of X-Lam wall systems. It was concluded that the numerical and analytical models, presented in this thesis, are a sound basis for determining the seismic response of cross-laminated timber buildings. However, future research is required to further verify and improve these prediction models.
XXV Ciclo
1985

2012/2013
Every day millions of pedestrian move with different needs and objectives through spaces each of them with its functional specifications. An accurate design or revisiting of transport terminals, as for example railway stations, underway stations, airports, as well as complex buildings, open spaces and a deep analysis of public events with relevant pedestrian flows, would improve its usability at users benefit. To reach this goal is necessary a careful integration among architecture, engineering needs and transport disciplines, that, starting from the study of users behavior and pedestrian dynamics, provides the fundamental elements to be considered during design stage to ensure a major level of service. In literature nothing much is known about the optimal dimension of pedestrian transportation terminals. The aim of this study is to develop a methodology to size the functional terminal layouts, by the integration of analytical and simulative models submitted to generic algorithms, taking into account the dynamics and flows generated inside the terminals. In order to obviate the lack of requisite data for models calibration, validation and verification, as well as testing the process developed, an algorithm for data acquisition has been elaborated. It has a dedicated graphic interface, which allows to reveal the pedestrian dynamics and consequently to generate database; with these data is possible to obtain statistical and behavioral indicators about pedestrians detected. The use of analytical models, both to define the sizing of facilities inside the terminals and to model the user behavior during their paths, allows to define an objective function able to represent the performances of the terminal functional layout. Defined the dimensional ranges of each functional element inside the layout according a specific Level of Service, performed a design of experiments methodology and applied genetic algorithms to minimize the objective function, it is possible to obtain a set of optimal solutions for the terminal configuration sizing, in coherence with flows and dynamics generated inside the terminals itself. A further simulative approach, based on the application of the social force algorithm, allows, through quantitative and qualitative parameters, to identify the best solution(s) inside the domain previously identified with genetic algorithm application. Starting from the motivation that inspired this work, analyzed the existing literature and the main methods for data acquisition, it will be introduced the algorithm for the automatic acquisition of data and pedestrian database generation. The application of this tool will be illustrated in order to manifest the potentiality of the instrument same. Subsequently introduced the tool developed for the definition of the characteristic elements sizing and the model chosen for the correct estimation of pedestrian travel times, it will be explored the structure of the objective function aimed to identify the right trade-off between infrastructure and pedestrian costs. Finally, the application of genetic algorithms, resulting in the identification of Pareto front, generates the domain of optimal solutions to sift through the simulation approach. The developed methodology reveals a flexible and simple instruments, but, at the same time, accurate in the resolution of the problems for which has been structured. The potential of the developed methodology is highlighted in the course of the work thanks to a case of study.
Ogni giorno milioni di pedoni si muovono con esigenze ed obbiettivi diversi in contesti differenti, ognuno dei quali con le sue caratteristiche tecniche funzionali. Un’attenta progettazione o rivisitazione dei terminali di trasporto, quali stazioni ferroviarie, metropolitane, aeroporti, così come degli edifici complessi, degli spazi aperti ed una corretta disamina degli eventi pubblici con flussi pedonali rilevanti, consentirebbe di migliorarne la fruibilità a beneficio dell’utenza. Per raggiungere tale obiettivo risulta necessaria un’attenta integrazione tra esigenze architettoniche, ingegneristiche e le discipline trasportistiche, le quali, partendo dallo studio comportamentale degli utenti e dalle dinamiche pedonali, forniscano gli elementi fondamentali da tenersi in considerazione nella fase di progettazione per garantire un maggiore livello di servizio. Riscontrata in letteratura una carenza di approcci finalizzata alla determinazione del miglior layout funzionale dei terminali, attraverso l’integrazione di modelli analitici e simulativi sottoposti ad algoritmi genetici, è stata sviluppata una metodologia che, coerentemente con le dinamiche e i flussi che all’interno dei terminali stessi si generano, mirasse al dimensionamento ottimo dei terminali di trasporto pedonale. Per ovviare alla mancanza di dati necessari per i processi di calibrazione, validazione e verifica dei modelli così come per testare il metodo sviluppato è stato innanzitutto elaborato un algoritmo per l’acquisizione di dati, con interfaccia grafica dedicata, che consente di rilevare le dinamiche pedonali, generare database e conseguentemente ricavare dati statistici e comportamentali dei pedoni. L’utilizzo di modelli analitici, sia per l’identificazione dei range dimensionali degli elementi caratteristici presenti all’interno dei terminali che per la modellizzazione del comportamento degli utenti, permette di definire una funzione obbiettivo che rappresenti le performances dei layout funzionali dei terminali. Attraverso design of experiments calibrati sui range dimensionali dei singoli elementi funzionali presenti all’interno dei terminali e la successiva applicazione degli algoritmi genetici finalizzati alla minimizzazione della funzione obiettivo, è possibile definire un insieme di soluzioni ottime per il dimensionamento dei terminali, in coerenza con i flussi e le dinamiche che in esso si generano. Un’ulteriore approccio simulativo, basato sull’applicazione dell’algoritmo delle forze sociali, consente, attraverso la valutazione di parametri quantitativi e qualitativi, di identificare la/e miglior soluzione/i all’interno del dominio di soluzioni precedentemente identificate con l’applicazione degli algoritmi genetici. A partire dall’esplicitazione delle motivazioni che hanno alimentato questo lavoro, analizzata la letteratura esistente e le principali metodologie per l’acquisizione dati, verrà introdotto l’algoritmo per l’acquisizione automatica dei dati pedonali e la generazione di database contenenti i profili degli utenti rilevati. A seguire troverà spazio l’applicazione di questo strumento per manifestarne le potenzialità. Successivamente, introdotto il tool sviluppato per la definizione dei range dimensionali degli elementi caratteristici e il modello scelto per la corretta stima dei tempi di percorrenza pedonali, verrà esplorata la strutturazione della funzione obiettivo finalizzata alla ricerca del giusto trade off tra costi infrastrutturali e pedonali. Infine, l’applicazione degli algoritmi genetici, risultanti nell’identificazione del fronte paretiano, genererà il dominio di soluzioni ottime da vagliare attraverso l’approccio simulativo. La metodologia sviluppata si è rivelata uno strumento flessibile ed agevole, ma, allo stesso tempo, puntuale nel risolvere i problemi per cui è stata ideata. Le potenzialità della metodologia sviluppata vengono messe in risalto nel corso dell’elaborato grazie ad un caso di studio condotto.
XXVI Ciclo
1986

2009/2010
Nel presente lavoro di dottorato si presentano i risultati di un’attività di ricerca che ha riguardato lo studio sperimentale di elementi tralicciati misti acciaio-calcestruzzo di nuova concezione, appositamente pensati per un utilizzo sismico. Il sistema costruttivo analizzato consente infatti la realizzazione di una struttura parzialmente prefabbricata ad ossatura portante intelaiata, atta ad assorbire sia i carichi verticali che quelli orizzontali con le stesse prerogative di quelli misti o in calcestruzzo armato. Particolarmente importante per il funzionamento d’insieme risulta il comportamento del nodo trave colonna e della trave in prima e seconda fase. Nel lavoro si riportano i risultati sperimentali ottenuti su questi elementi, assieme all’interpretazione dei risultati utili ai fini applicativi ed applicabili anche ad altre tipologie. Nel presente lavoro vengono inoltre analizzati i primi risultati di una prova sperimentale sul comportamento a taglio di un nodo esterno trave-colonna per sistemi reticolari misti. Obiettivo principale è quello di cogliere i diversi contributi forniti dal calcestruzzo e dall’acciaio per capire come il taglio viene assorbito dalla struttura all’interno del nodo. Noti i risultati delle prove espresse attraverso le curve sperimentali si è proceduto con la discretizzazione dei provini mediante codice agli elementi finiti Abaqus al fine di trovare una congruenza fra i risultati sperimentali e numerici e procedere con lo studio della risposta degli elementi alle diverse sollecitazioni. Lo studio ha evidenziato una buona duttilità del sistema, anche se si sono riscontrate carenze di armatura a taglio in prossimità del nodo che hanno comportato un prematuro collasso. In questo contributo si descrive in particolare la messa a punto del programma sperimentale in termini di caratteristiche del campione esaminato, viene presentata una panoramica della risposta strutturale, i modelli numerici per l’analisi e la verifica del funzionamento delle diverse componenti meccaniche del nodo con particolare interesse nell’individuazione di criteri di progettazione e di calcolo del comportamento a taglio in condizioni sismiche.
XXIII Ciclo
1980

2008/2009
Il lavoro rappresenta una rielaborazione dell’esperienza maturata nel corso di una ormai ultradecennale attività, svolta prevalentemente nel campo dei controlli sugli impianti di trasporto persone, dal particolare punto di vista del fenomeno acustico. Al fine di inquadrare la trattazione in un contesto organico, sono stati analizzati i sistemi di trasporto persone non convenzionale, dove con il termine di trasporti non convenzionali si intendono qui tutti quei sistemi di trasporto che presentino delle particolarità o elementi innovativi dal punto di vista dell’infrastruttura, del sistema di movimentazione, della tipologia dei veicoli. Nella prima parte della tesi viene data una descrizione dei vari sistemi di trasporto non convenzionale proponendo una classificazione basata sulle loro specifiche caratteristiche. A seguire sono stati presentati gli elementi base di acustica mettendo in risalto il fenomeno della percezione sonora. Nella parte centrale del lavoro viene presenta una panoramica di situazioni che provocano emissione acustica nelle sue più svariate forme. Attraverso tutta una serie di esempi vengono illustrate varie cause di rumorosità e le loro forme di propagazione; si è cercato di impostare l’esposizione avvalendosi di concetti intuitivi, basati su manifestazioni direttamente osservabili. Il fenomeno della rumorosità è stato trattato sia dal punto di vista del fenomeno fisico che lo provoca, sia prendendo spunto da componenti singoli o in gruppo contraddistinti da un’emissione acustica caratterizzante. Contestualmente vengono fornite linee guida per affrontare i vari problemi legati alla rumorosità, tenendo in debita considerazione i principali enti oggetto dell’emissione acustica ovvero l’ambiente, gli utenti del trasporto piuttosto che il personale addetto alla conduzione e/o manutenzione dell’impianto. Nella sezione sperimentale della tesi vengono presentate una serie di rilievi fonometrici, scelti tra i più significativi, tra i svariati che sono stati portati a termine nel corso della ricerca. Le misure fonometriche non sono state condotte seguendo rigidamente la cospicua normativa, sia di legge che volontaria, disponibile; scopo delle misure infatti non era tanto quello di valutare gli effetti dell’emissione acustica nell’ambiente – attività questa di competenza degli esperti in acustica – ma piuttosto quella di rilevare le singole fonti di rumorosità che possono nascondersi nella complessità dell’impianto, e di proporre di conseguenza degli interventi mirati e finalizzati alla riduzione della rumorosità complessiva. E’ stata condotta al riguardo una sperimentazione su di un impianto funicolare; tale esperienza è stata condotta in prima persona dallo scrivente in tutte le sue fasi comprendenti le misure fonometriche preliminari, la progettazione dei componenti, la realizzazione degli stessi, la messa in opera delle parti sull’impianto e le misure fonometriche conclusive per la verifica dell’intervento. Nella parte finale della tesi viene data una breve descrizione di alcuni impianti di trasporto persone non convenzionale particolarmente interessanti, su alcuni dei quali sono state eseguite anche misure fonometriche. Infine viene riportato un elenco, alquanto completo, di quello che è il quadro normativo nazionale in materia di acustica, sia per quanto riguarda le disposizioni di legge, di carattere cogente, che per quanto concerne la normativa volontaria, fornendo così al lettore una utile guida per eventuali spunti di approfondimento.
XXII Ciclo
1970

L’elaborato di tesi affronta il caso di studio relativo al progetto di riassetto viabilistico nell’ambito della realizzazione, in corso d’opera, del nuovo Campus Universitario Navile, nella prima periferia a nord di Bologna. In particolare è stata analizzata la situazione di Vicolo del Pellegrino, strada di quartiere destinata a servire uno studentato di prossima realizzazione. Un aspetto particolarmente vincolante è costituito dalla presenza di un’alberatura tutelata per salvaguardare la quale sono stati presi quanti più accorgimenti possibili. Vengono proposte due differenti soluzioni progettuali: - soluzione A: prevede la realizzazione la realizzazione di una nuova sede stradale (strada di tipologia F2, per un tratto di 308 m) per Vicolo del Pellegrino, un nuovo percorso ciclopedonale (di lunghezza 280 m) sull’attuale sedime di quest’ultimo, un ulteriore tratto ciclabile a fondo naturale (di lunghezza 110 m) e un parcheggio a raso; - soluzione B: si differenzia principalmente per la scelta di non realizzare alcun nuovo tratto stradale, limitandosi a prevedere una minirotatoria per assicurare comunque una corretta viabilità, oltre ai percorsi ciclopedonali e al parcheggio a raso nelle vicinanze dello studentato. Il progetto comprende anche un impianto di pubblica illuminazione progettato sia per la nuova strada che per i percorsi ciclopedonali. Inoltre, al fine di stimare i costi di intervento e mettere a confronto le due soluzioni progettuali proposte, vengono redatti un computo metrico estimativo e un quadro economico generale e viene effettuato uno studio riguardante gli oneri accessori dovuti ad emissioni inquinanti e consumi energetici. Dal confronto emerge come la soluzione A, più funzionale e caratterizzata da una maggiore accessibilità del comparto, sia caratterizzata da un importo dei lavori notevolmente più elevato e da un impatto ambientale maggiore rispetto alla soluzione B, preferibile dal punto di vista economico e ambientale.

2009/2010
L'obiettivo del percorso di studio è quello di valutare i sistemi di trasporto a fune.Si è voluto introdurre il concetto di transit funiviario analizzando i diversi sistemi di trasporto offrendo una classificazione delle installazioni funiviarie con l'obiettivo di redigere un capitolo per il TCQSM su tale tema. Si è voluto provare ad applicare i concetti dei livelli di servizio (L.O.S.) contenuti nel HCM alle installazioni funiviarie. E' stato condotto un primo approccio tramite due campagne di interviste sui tempi di attesa e di viaggio su due installazione cabinoviarie a Siusi (BZ) ed Alleghe (BL). In queste indagini sono state distribuiti all’utenza questionari composti da domande relative ai tempi di attesa ed ai tempi di percorrenza con metodo di valutazione numerica da 1 a 10. E’ risultato evidente che quanto proposto dal TCQSM per i transit tradizionali non è direttamente applicabile al campo funiviario. Si sono dunque presentati dei L.O.S. appositamente calibrati. Da un'analisi dei dati osservati e da successive ricerche bibliografiche (studi condotti sul comportamento degli utenti nel trasporto ascensoristico facilmente assimilabile al trasporto funiviario) a supporto di quanto desunto, si è concluso che nel trasporto funiviario ciò che incide maggiormente nella valutazione dell'utente è il tempo di attesa. Si è dunque deciso di non approfondire ulteriormente l'analisi della valutazione del tempo di percorrenza. Allo scopo di validare le succitate indagini è stato condotto uno studio sul campo in merito alla formazione di code con interviste incentrate sulla valutazione dei tempi d'attesa presso il comprensorio dello Zoncolan (UD). In questo caso sono stati osservati i plotoni di sciatori in avvicinamento ad un impianto seggioviario. Sono stati cronometrati i tempi di attesa di utenti campione i quali, in corrispondenza del cancelletto d'imbarco, sono stati intervistati sul loro tempo di attesa percepito e sulla loro valutazione a riguardo. Sono state offerte tre diverse soluzioni verbali e non numeriche. Nello specifico l'intervistato ha potuto scegliere tra: indifferente, accettabile o inaccettabile. Come ulteriore fase di analisi si sono confrontati i due metodi in modo da ottenere una relazione sia numerica che verbale per l'attributo qualitativo dei diversi L.O.S. proposti. Per offrire un'applicazione pratica allo studio condotto si è applicato quanto osservato ad un comprensorio sciistico inteso come rete di transit funiviari. Tramite l'osservazione continuativa via WEB-CAM e l'analisi dei dati sui passaggi e relativi titoli di viaggio elettronici per le due stagioni invernali 2008/2009 e 2009/2010 del comprensorio del Cimone (MO), siamo stati in grado di valutare i flussi sugli archi della rete e la formazione delle code. Si sono introdotti due indici di valutazione: l’indice di utilizzo (iu) in funzione delle portate orarie osservate e di progetto nonchè l’indice di sostituzione (is) in funzione della vita residua delle installazioni (DM 23/85) e dei L.O.S. assegnati. Gli indici is e iu producono una valutazione sullo stato di fatto della rete funiviaria in base ad una graduatoria di sostituzione degli impianti per meglio pianificare gli investimenti di una stazione valutando aspetti tecnici, normativi oltre che di percezione del servizio da parte dell'utenza centrando l’obiettivo che ci si era preposti nella fase iniziale del percorso di studio.
XXIII Ciclo
1980

Valutazione degli impatti economici ed ambientali derivanti dall'introduzione di un veicolo semi-robotico prodotto dall'israel aerospace industries che permette di eseguire il rullaggio con i motori principali dell'aeromobile spenti. Vengono valutati gli aspetti tecnici legate alle criticità e alle procedure di dispatch towing. Viene valutato il beneficio economico delle compagnie aeree derivante dal risparmio di cherosene.

2008/2009
An efficient train operation is a primary success factor for all infrastructure managers, since it allows operating a higher number of trains without significant infrastructure investments. As known, a trade-off exists between capacity and punctuality, forcing planners to find an equilibrium allowing the highest number of slots to be operated with satisfying punctuality indicators. This is particularly challenging in nodes, where the combination of different stochastic parameters on various lines and for different trains dramatically increases modelling tasks. In the last years, railway simulators have become a very powerful instrument to support the different steps of the planning process: from the layout design to capacity investigations and offer model validations. More recently, the possibility of an automatic import of infrastructure layouts and timetables widened the application spectrum of micro-simulators to large nodes and to more detailed stochastic stability evaluations. Stochastic micro-simulators can reproduce most processes involved in rail traffic and comprehend not only its deterministic aspects, but also human factors. This is particularly relevant in order to simulate traffic under realistic conditions, considering variability at border, various driving styles and stop times. All these parameters have to be calibrated using real-world collected data for single trains or train families, considering their different behaviour in the network and at its border. Since a perfect representation of all stochastic and deterministic parameters involved in rail traffic is not possible, a calibrated model must be validated to evaluate its precision before using it in practice. Calibration has been tested on the Palermo - Punta Raisi single-track line, on the Trieste - Venice double-track line and in the node of Turin. The model is first used to forecast reliability of the operations after infrastructure and timetable changes. Results have been compared ex-post with real traffic data, showing remarkable reliability. An approach is then presented, in which stochastic micro-simulation is used to represent the relationship between robustness, capacity and a number of other important factors, such as traffic variability or running time supplements. The approach can be used to estimate the buffer times, and the running time supplements to obtain a given reliability level. First, micro simulation with its advantages and weaknesses is presented; then, after a presentation of the most common reliability measures, the a new indicator is explained. Third, calibration, validation and application of the case studies is described; in the last part, an approach to evaluate the trade-off between different parameters is presented.
La domanda di trasporto collettivo, in particolare ferroviario, è fortemente cresciuta nelle grandi aree urbane anche per effetto di specifici strumenti pianificatori volti a favorire l’utilizzo di alternative sostenibili sotto il profilo ambientale, nel rispetto della configurazione del territorio. La conseguente saturazione dei nodi e delle linee e la contemporanea necessità di aumentare la regolarità del servizio offerto impongono ai gestori un deciso aumento nella precisione della pianificazione dell'esercizio. Come è noto, esiste un trade-off tra capacità e regolarità dei servizi ferroviari, che obbliga i pianificatori a trovare un equilibrio, massimizzando il numero di treni e garantendo nel contempo un soddisfacente livello di regolarità. Il mantenimento di tale equilibrio risulta particolarmente complesso nei nodi, dove la combinazione di fenomeni stocastici in numerose linee e per diversi servizi aumenta notevolmente le difficoltà di modellizzazione della circolazione reale. Negli ultimi anni, gli strumenti di microsimulazione della circolazione ferroviaria sono divenuti uno strumento potente a supporto delle diverse fasi di pianificazione, dalla progettazione funzionale dell’infrastruttura alle stime di capacità e alla validazione degli orari. Più recentemente, la possibilità di ottenere l'importazione automatica del modello infrastrutturale e degli orari ha ampliato lo spettro di applicazione della microsimulazione ai nodi complessi ed alle valutazioni ex-ante della stabilità degli orari. La microsimulazione consente di riprodurre la gran parte dei processi coinvolti nella circolazione ferroviaria, comprendendo non solo i suoi aspetti deterministici, ma anche il fattore umano. Ciò risulta particolarmente importante al fine di simulare la circolazione in condizioni reali, considerando i ritardi in ingresso nell’area di simulazione, i diversi stili di guida e la variabilità dei tempi di fermata nelle stazioni. Tali parametri necessitano tuttavia di un’adeguata calibrazione mediante dati reali per singoli servizi o famiglie di treni, considerando le diversità di comportamento all’interno della rete simulata ed al cordone. Dato che non è possibile una rappresentazione perfetta di tutti i parametri stocastici e deterministici che definiscono la circolazione ferroviaria, un modello calibrato deve essere validato per valutarne la precisione, prima di venire utilizzato in pratica. La calibrazione è stata testata sulla linea a semplice binario Palermo-Punta Raisi, sulla Venezia - Trieste, a doppio binario e nel nodo di Torino. In primis, il modello è stato utilizzato per la stima ex-ante della regolarità in seguito a modifiche infrastrutturali e di orario. Dopo l’attivazione dei provvedimenti simulati, i dati della circolazione reale sono stati confrontati con quelli simulati, dimostrando la notevole attendibilità della stima. E’ stata quindi sviluppata una metodologia, in cui la microsimulazione viene utilizzata per rappresentare la relazione tra capacità, regolarità dei servizi ed una serie di altri fattori, quali ad esempio gli allungamenti sul tempo di percorrenza e i fenomeni stocastici. L’approccio può essere utilizzato per la stima delle riserve e degli allungamenti da inserire nell’orario per ottenere una data regolarità. La tesi muove dalla presentazione della microsimulazione, delle sue potenzialità e dei suoi limiti; quindi, dopo la descrizione delle principali misure di regolarità, viene introdotto un nuovo indicatore. Seguono la presentazione delle metodologie di calibrazione e validazione di un modello di microsimulazione e la loro applicazione ai casi di studio. Viene infine presentata la metodologia per la stima coordinata di regolarità e capacità, le cui potenzialità sono illustrate nei casi di studio.
XXII Ciclo
1982

2008/2009
L’obiettivo dello studio è stata la valutazione del comportamento di elementi strutturali in muratura sottoposti a sollecitazioni di taglio e compressione, sia attraverso prove sperimentali, che mediante analisi numerica: in particolare, nell’ambito della modellazione agli elementi finiti è stato valutato l’utilizzo di legami costitutivi di danno e plasticità per descrivere il comportamento non lineare della muratura. L’approccio utilizzato nelle analisi numeriche proposte è la macromodellazione, dove il materiale è rappresentato da un continuo omogeneo, le cui proprietà meccaniche globali sono dedotte dai risultati di prove su elementi rappresentativi della muratura. A partire dai risultati sperimentali su pannelli sollecitati a taglio e compressione ottenuti negli anni ’80 allo Swiss Federal Institute of Technology (Ganz e Thürlimann) e da quelli su fascia di piano nel biennio 2007-2008 presso l’Università degli Studi di Trieste, è stata inizialmente verificata la possibilità di impiego di un modello di danno e plasticità isotropo (Lubliner et. al 1989, Lee & Fenves 1998) per determinare la risposta di elementi strutturali sottoposti a carico monotono e ciclico. Quindi sono state valutate le ragioni della differenza tra i risultati delle prove sperimentali e quelli delle analisi numeriche, evidenziando sia le difficoltà costruttive, sia quelle derivanti dalla descrizione matematica del comportamento del materiale. E’ stato inoltre proposto lo sviluppo di alcune parti del modello isotropo verso una formulazione ortotropa, sulla base di un legame costitutivo anisotropo (Voyiadjis et al. 2007), prestando particolare attenzione ai parametri non lineari di modello, nello specifico l’angolo di dilatanza.
XXII Ciclo
1982

2009/2010
In questa tesi si indagano vari metodi per la protezione sismica delle strutture a partire da una corretta e realistica valutazione della loro risposta sismica attraverso un approccio probabilistico che tenga conto delle aleatorietà più significative. Se la risposta non soddisfa quanto atteso si può intervenire in vari modi come attraverso l’introduzione di controventi dissipativi. Si analizzano qui due tipologie: i controventi dotati di dispositivi visco elastici e quelli con dispositivi fluido viscosi. Di entrambi si presentano dei metodi di progetto completi con relativi confronti.
XXIII Ciclo
1977

2008/2009
Gli OBS (Ocean Bottom Seismometer) sono ampiamente utilizzati negli studi sismici crostali attraverso l’utilizzo delle registrazioni di onde rifratte e riflesse a grande offset (Wide Angle Reflection/Refraction, WAR/R). L'analisi di questi dati comporta, solitamente, l'impiego di modellistica diretta e/o inversa al fine di giungere alle velocità dei singoli strati e alle profondità delle interfacce. In questa tesi, invece, si presenta un approccio diverso che prevede: 1) costruzione di modelli di velocità dall’analisi dei segnali rifratti; 2) elaborazione dei dati OBS al fine di ottenere immagini sismiche a riflessione. In particolare, gli OBS e gli scoppi sono stati riportati ad uno stesso datum (superficie del mare), utilizzando il Wave Equation Datuming (WED). Dopo il WED è stato possibile applicare l'elaborazione tipica della sismica a riflessione. I profili OBS analizzati sono stati acquisiti nell'area dell'Arco Ellenico e, i risultati ottenuti, hanno permesso di riconoscere le strutture geologiche principali e i meccanismi dell’evoluzione tettonica. L'utilizzo del WED ha migliorato la risoluzione delle sezioni finali rispetto a quanto ottenibile con le correzioni statiche classiche. Per confronto è stata applicata la metodologia WED anche a dati simici ad alta risoluzione a terra, risolvendo problemi di correzioni statiche e di strutturazioni tettoniche apparenti nell'area della Bassa Pianura Friulana.
XXII Ciclo
1979

2008/2009
La predizione del rischio di frattura costituisce un elemento di estremo interesse in ambito clinico quale supporto dei processi diagnostici, di prognosi e di cura; attualmente la valutazione è basata su inferenze statistiche rispetto al contenuto minerale del tessuto osseo in siti specifici a mezzo di speciali immagini radiografiche, realizzandosi valutazioni caratterizzate da un consistente margine di incertezza. Un significativo miglioramento è ragionevole pensare possa derivare dall'uso di modelli numerici tridimensionali subject specific che, fondandosi su immagini diagnostiche, riescano a cogliere le peculiarità morfologiche e costitutive di ogni singolo caso. Ad oggi è stata sviluppata una metodologia di modellazione basata sul Metodo degli Elementi Finiti (FEM) che si è dimostrata precisa nel replicare misure sperimentali su segmenti ossei in vitro; la procedura si basa sulla precisa definizione topologica della superficie dell'osso, e risulta per questo estremamente laboriosa e significativamente impegnativa sia in termini di tempo che di competenze specializzate necessarie; questo fatto ne limita l’uso nella pratica clinica a causa della difficile applicazione su larga scala in tempi contenuti. Scopo della tesi era l’esplorazione di un approccio di modellazione alternativo, in grado di conservare i requisiti di robustezza, accuratezza e generalità della procedura FEM, ma in grado di aumentare il grado di automazione del processo di studio. L’indagine si è concentrata su implementazioni innovative del Metodo delle Celle (CM), un metodo numerico basato sulla formulazione discreta diretta delle equazioni dei campi fisici adatto a studiare sistemi non omogenei e di complessa geometria. Il rifiuto dell'ipotesi di continuo alla base del CM lo rendeva a priori filosoficamente concorde con la natura della sorgente di informazione (le immagini diagnostiche) su cui la procedura di modellazione automatizzata si sarebbe dovuta basare. L'elaborato esplora alcune ipotesi fondate su implementazioni numeriche innovative derivate del Metodo delle Celle: sono stati sviluppati, nella loro impostazione formale e implementativa, tre differenti approcci meshless del CM, approcci nei quali la soluzione viene calcolata in punti tra i quali non è richiesta la definizione di una connettività a livello globale. I tre metodi, accomunati dalla scrittura di un'equazione di bilancio scritta su un area tributaria di nodo definita localmente, sono stati valutati nella prospettiva applicativa del problema di riferimento. Uno di questi approcci, basato sulla creazione di un complesso locale di celle primali, si è dimostrato adatto ad essere applicato nella creazione di modelli numerici automaticamente costruiti sui dataset di immagini diagnostiche. Questa metodologia, denominata Meshless Cell Method (MCM), è stata valutata nella sua applicabilità replicando delle misure sperimentali di deformazione su un esemplare di femore in vitro. La buona capacità di predire i valori sperimentali, malgrado la ridotta risoluzione delle immagini diagnostiche di partenza, ne ha giustificato un più solido e ampio processo di validazione: misure sperimentali di deformazione in vitro in 15 differenti siti anatomici di 8 esemplari di femore in 6 distinte configurazioni hanno costituito l'elemento di confronto rispetto a cui sono state valutate le predizioni dei corrispondenti modelli MCM; ulteriore elemento di valutazione comparativa è stato offerto dalle predizioni di modelli FEM replicanti le stesse prove sperimentali. L'analisi ha evidenziato la buona capacità dei modelli MCM di identificare la realtà sperimentale: il coefficiente di correlazione, i parametri della retta di regressione e gli scarti medio e massimo rispetto alle misure sperimentali si sono dimostrati paragonabili a quanto realizzato dai modelli FEM. Lo studio ha individuato dunque un processo di modellazione numerica di segmenti ossei caratterizzato da un elevato grado di automaticità: il modello numerico viene costruito direttamente sul dataset CT in maniera indipendente dallo specifico segmento osseo rappresentato; la procedura non richiede alcuna manipolazione e si è dimostrato poter ottenere accuratezze nella replicazione delle misure sperimentali in vitro assolutamente concordi con quelle della procedura FEM di riferimento. Il lavoro si colloca nel contesto dell’attività di ricerca del Laboratorio di Tecnologia Medica dell’Istituto Ortopedico Rizzoli di Bologna, struttura presso cui lo studio è stato condotto.
XXII Ciclo
1977

2009/2010
La circolazione ferroviaria è interessata da una serie di fenomeni stocastici che determinano una notevole differenza tra gli orari pianificati e l’esercizio reale. Negli ultimi anni sono state proposte numerose metodologie di analisi della circolazione ferroviaria con lo scopo di individuarne le origini a livello di orario o di infrastruttura. In particolare le ricerche precedenti si sono concentrate sull’analisi delle partenze e dei tempi di fermata dei treni. Non si riscontrano invece in letteratura dei lavori focalizzati sull’intera marcia del treno e volti quindi all’individuazione della variabilità della marcia rispetto a quella calcolata con l’equazione generale del moto né sul comportamento dei treni all’interno dei grandi impianti che spesso rappresentano i punti critici delle reti. Per superare queste carenze vengono proposti due nuovi approcci per l’analisi della circolazione dei treni, rispettivamente sulle linee e nelle grandi stazioni di testa. Viene presentata una metodologia di ottimizzazione per ricavare, a partire dal tracciato gps rilevato a bordo treno, una serie di parametri di prestazione che compensino le differenze tra il profilo di velocità reale e quello teorico. Tali parametri, inseriti nell’equazione generale del moto per le diverse fasi, ne permettono quindi la calibrazione. Una volta ricavati tali parametri per un certo numero di corse, le loro distribuzioni possono essere utilizzate nell’ambito della microsimulazione stocastica o a supporto della pianificazione dell’orario. Quest’ultima possibilità è stata implementata nell’ambito di questo lavoro, sviluppando un approccio che supera i tempi deterministici convenzionalmente utilizzati introducendo tempi di percorrenza ed occupazione probabilistici. Si tiene in questo modo conto delle variabilità riscontrate nella circolazione dei treni in modo esplicito già in fase di pianificazione dell’orario ottenendo una stima realistica della stabilità della circolazione. Il secondo approccio è focalizzato sull’analisi delle dinamiche di funzionamento di una grande stazione di testa. Contrariamente da quanto affermato in ricerche precedenti, l’esperienza suggerisce l’esistenza di stazioni di grande rilevanza in cui i piazzamenti dei treni sui binari non seguono rigorosamente la pianificazione, ma subiscono delle alterazioni seguendo dinamiche probabilistiche. Tale analisi è stata condotta su Roma Termini, la più complessa stazione di testa al mondo, dimostrando una notevole variabilità nell’uso dei binari di stazione e consentendo di creare una relazione tra la variabilità dei piazzamenti ed una serie di fenomeni quali i ritardi e la densità dell’orario pianificato.
XXIII Ciclo
1982

2008/2009
Scopo della ricerca. La ricerca di dottorato è mirata allo studio delle risorse geotermiche profonde (acquiferi profondi e sub superficiali) presenti nel sottosuolo della Bassa Pianura Friulana, mediante l’integrazione di metodi geofisici applicati con metodi stratigrafici e idrogeologici, geochimici e numerici. Le tematiche del dottorato si sono focalizzate su: delimitazione spaziale e caratterizzazione dei sistemi acquiferi (anche come reservoirs a bassa entalpia); studio dei meccanismi di ricarica e circolazione delle acque; definizione della struttura geotermica e valutazione della risorsa nell’area di Grado (Gorizia), dove è stato perforato un pozzo esplorativo (1110 m di profondità). I risultati preliminari della ricerca costituiscono il primo studio integrato in Regione per la caratterizzazione e valutazione della risorsa geotermica effettuato con metodi geofisici da pozzo. Alla luce del modello geologico preesistente, il nuovo modello concettuale emerso dalle ricerche effettuate risulta per molti versi innovativo. Fasi di acquisizione dei dati. Il dottorato è risultato sinergico alle attività di ricerca sviluppate dal DICA dell’Università degli Studi di Trieste, nell’ambito di alcuni progetti innovativi finanziati negli ultimi anni dal Servizio Geologico regionale (Direzione Centrale Ambiente e Lavori Pubblici - RFVG) che hanno permesso la raccolta di numerosi dati inediti. I progetti sono: “Realizzazione della Carta Geologico-Tecnica della Risorsa Geotermica Nazionale e definizione delle Linee Guida per il suo Utilizzo”[Progetto 1]; “Perforazione del pozzo esplorativo Grado-1 per la quantificazione della Risorsa Geotermica - Progetto Geotermia Grado”[Progetto 2]; “Studio sugli acquiferi regionali finalizzato anche alla definizione di linee guida per il corretto e compatibile utilizzo delle loro acque”[Progetto 3]. Questi progetti sono stati completati con diverse collaborazioni con DISGAM e DST dell’Università di Trieste e l’OGS di Trieste. Attività di ricerca. La ricerca si è articolata in diverse fasi operative, anche in accordo ai progetti sopraccitati: 1)Definizione del quadro geologico e strutturale dell’avampaese friulano mediante analisi della letteratura esistente. 2)Studio degli acquiferi sotterranei profondi della Pianura friulana (fino alla profondità massima di 600 m circa) [Progetto 1]. In particolare, in questa fase: sono stati esaminati i dati in sito, analisi geochimiche ed isotopiche di campioni di acqua provenienti da alcuni acquiferi significativi; sono state elaborate mappe delle isobate del tetto dei sistemi acquiferi e mappe delle isoterme delle acque di strato. 3)Raccolta, analisi e contributo alla realizzazione di un database dei pozzi per acqua perforati nella Pianura Friulana che ha integrato oltre 1800 litostratigrafie e altri dati accessori [Progetto 3]. Lo studio ha compreso l’elaborazione numerica delle superfici delimitanti i principali sistemi di acquiferi e delle relative mappe, mediante l’applicazione di diverse metodologie statistiche e l’analisi dei variogrammi sperimentali. Questo ha aggiornato il modello idrogeologico ottenuto dal Progetto 1. 4)Studio del reservoir geotermico profondo mediante un pozzo esplorativo di circa 1100 m di profondità a Grado (Gorizia) e all’acquisizione e all’elaborazione dei dati del pozzo [Progetto 2]. Questa fase ha impegnato la dottoranda in assistenza continua alla D.L. in cantiere (tra gennaio ed aprile 2008) e nelle specifiche attività di: acquisizione e analisi di dati tecnici di perforazione, parametri chimico-fisici dei fluidi di circolazione, produzione del master log e well log di cantiere; monitoraggio termico e prove idrauliche di pompaggio nel reservoir geotermico; raccolta e analisi dei cuttings e delle carote, descrizione macroscopica delle litologie, ricostruzione della stratigrafia sulla base delle analisi preliminari di laboratorio sui cuttings e sulle carote; analisi delle caratteristiche geochimiche principali delle acque campionate; acquisizione e analisi dei logs geofisici di pozzo, che hanno fornito gli elementi-chiave per la ricostruzione delle strutture profonde. 5)Ricostruzione geologica della struttura di Grado e modello idrogeologico e termico per il termalismo profondo, mediante l’integrazione dei dati disponibili e dei nuovi dati acquisiti, con particolare attenzione a: stratigrafie e logs geofisici provenienti da pozzi perforati da Eni, Ina Naftaplin e altri; sezioni sismiche a terra, in Laguna di Grado e Marano e nel Golfo di Trieste; carte del tetto dei carbonati e delle isobate del Quaternario nella Pianura Friulana; mappe di anomalia gravimetrica e magnetica per il Golfo di Trieste ed il suo entroterra. Risultati del dottorato di ricerca. I dati acquisiti nell’area di Grado e Laguna circostante, integrati con le informazioni regionali hanno permesso di individuare e ricostruire una struttura dinarica esterna, non nota precedentemente, che costituisce la sede del sistema di circolazione termale che è caratterizzato da diversa permeabilità. La struttura è interessata da rilevanti faglie beanti sub-verticali e strutture tettoniche che probabilmente mettono in contatto i sistemi termali più profondi con il tetto del reservoir. L’area di Grado è caratterizzata da: una copertura di età plio-pleistocenica di sedimenti sciolti alternati, caratterizzati da granulometria variabile da ghiaioso-sabbiosa a limoso-argillosa; una potente successione clastica costituita da sedimenti neogenici marnoso-arenacei (semilitoidi) e dalle torbiditi del Flysch paleogenico; un basamento carbonatico composito, reservoir del sistema geotermico, rinvenuto a partire da 618 m di profondità nel pozzo Grado-1. Il basamento è risultato suddiviso in intervalli ben distinti. Sono stati individuati calcari di rampa paleogenici e la loro sequenza di sviluppo e annegamento con la comparsa del flysch. I calcari ad Alveolinidae e Nummulitidae sono stati differenziati dai sottostanti calcari micritici di piattaforma di età cretacica superiore anche grazie al riconoscimento di netti marker nel Gamma Ray Log. La correlazione tra i diversi logs geofisici acquisiti in pozzo ha permesso di differenziare ulteriormente il reservoir carbonatico in intervalli distinti per litologia (densità, porosità, resistività, radioattività naturale, …) e moduli elastici; le facies geofisiche sono risultate ben relazionabili a quelle riscontrate nell’offshore croato. I dati idraulici acquisiti durante le prove di strato (con portata naturale e stimolata) e le analisi geochimiche ed isotopiche delle acque hanno permesso di affinare il modello di circolazione idrotermale. Questo considera almeno due sistemi di circolazione all’interno dei carbonati, separati da un setto idraulico: il tratto 616–830 m circa è caratterizzato da circolazione di acque in poche fratture ma molto aperte (con portata spontanea di circa 15 l/s e temperatura di circa 41.4°C); nel tratto 830–1000 m circa si ha una debole circolazione di acque all’interno di un ammasso roccioso più massiccio, interessato da un reticolo fitto ma con modesta apertura; a partire da 1000 m circa si rinvengono acque più calde (45°C a fondo pozzo) in un reservoir a notevole permeabilità (per fratturazione e incarsimento) che potrebbe richiamare i fluidi del sistema idrotermale presente alla profondità di 600-800 m. A scala locale, le strutture tettoniche presenti e probabilmente riattivate recentemente costituiscono una importante via di migrazione, circolazione e cortocircuitazione dei fluidi profondi (acqua e gas) con i sistemi più superficiali. A scala più ampia, il quadro strutturale elaborato per l’area di Grado è caratterizzato da un sistema di strutture inverse ovest-vergenti che coinvolgono il basamento carbonatico e le soprastanti coperture e da un raddoppio tettonico individuato nei calcari; queste strutture sono state interpretate come il fronte dinarico più esterno e costituiscono la diretta prosecuzione di fronti compressivi affioranti in Istria. Il modello stratigrafico elaborato risulta inoltre coerente con il quadro stratigrafico generale desumibile dai pozzi perforati nell’offshore croato e con quanto ipotizzato a partire dalle mappe di anomalia gravimetrica e dalle sezioni sismiche disponibili. Nel più ampio contesto della Bassa Pianura friulana le attività di ricerca hanno consentito di:  caratterizzare preliminarmente dal punto di vista chimico-fisico ed isotopico le acque profonde circolanti a diverse profondità (in seno alle coperture post paleogeniche) nelle aree caratterizzate da anomalie geotermiche e le relative mappe delle isoterme  valutare la presenza di alcune strutture tettoniche (coinvolgenti le coperture prequaternarie e giungenti in prossimità della superficie) in grado di veicolare fluidi profondi con acque superficiali nelle aree a nordorientali della Laguna di Grado  rappresentare mappe regionali delle superfici delimitanti tetto e letto dei principali sistemi di acquiferi confinati evidenziati dalle litostratigrafie dei pozzi e ricostruire un modello numerico schematico del sottosuol. L’insieme dei risultati ottenuti ha permesso dunque di validare le ipotesi di lavoro formulate inizialmente e di proporre un più solido, rinnovato e, per molti versi, innovativo modello geologico-termico basato su inediti dati sperimentali. Il modello geologico elaborato risulta decisivo anche in relazione all’imminente realizzazione del pozzo esplorativo Grado-2, che permetterà al contempo di validare le ipotesi assunte e fornire ulteriori dati sperimentali.
XXII Ciclo
1979

2008/2009
Lo scopo della presente Tesi è lo sviluppo e la messa a punto di una serie di modelli numerici e codici di calcolo atti a modellare il comportamento di strutture sismoresistenti di tipo intelaiato sottoposte ad azione sismica al fine di poter effettuare una valutazione dell'affidabilità strutturale per mezzo di analisi probabilistiche di tipo Montecarlo. In particolare la modellazione dei giunti composti trave-colonna, è stata realizzata definendo un modello meccanico per componenti, atto a descrivere il comportamento del giunto modellato per mezzo di un insieme di elementi rigidi e deformabili, opportunamente connessi tra di loro e a cui sono stati assegnati opportuni modelli istertici. A tale scopo si è proceduto allo sviluppo ed implementazione all’interno del codice di calcolo ABAQUS e ADAPTIC di una serie di modelli isteretici reperiti in letteratura atti alla modellazione numerica delle principali componenti deformative individuabili nei giunti trave colonna e nei dispositivi viscoelastici utilizzati nella realizzazione di controventi dissipativi. Nello sviluppo del modello meccanico per la modellazione del comportamento dei giunti nodi trave colonna composti si è prestata particolare attenzione alla definizione degli elementi che descrivono l’interazione tra la soletta e la colonna. Per agevolare l’esecuzione dell’elevato numero di analisi numeriche richieste dalle analisi probabilistiche di tipo Montecarlo si è inoltre proceduto a sviluppare un pre-processore ed un post-processore in grado di interfacciarsi con i codici di calcolo utilizzati. Nel primo capitolo verrà introdotto il problema della valutazione dell'affidabilità delle strutture. Nel secondo capitolo verranno introdotti i metodi di analisi strutturale con particolare riferimento al metodo dell'analisi probabilistica di tipo montecarlo applicato alla valutazione dell'affidabilità delle strutture. Nel terzo capitolo si esaminerà la problematica della modellazione numerica delle strutture sismoresistenti. Nel quarto capitolo verranno illustrati i modelli numerici sviluppati e implementati nonchè i codici di calcolo sviluppati. Nel quinto capitolo verrà illustrato il processo di validazione dei modelli numerici sviluppati utilizzando i risultati forniti da una serie di indagini sperimentali condotte da vari autori e reperite in letteratura. Infine nel sesto capitolo si procederà alla valutazione dell'affidabilità strutturale di una struttura intelaiata campione. Più precisamente la struttura oggetto dell’indagine è il telaio testato nel European Laboratory for Structural Assessment (ELSA) del Joint Research Center (JRC) di Ispra (Varese). In particolare, per tale struttura verranno determinate le curve di fragilità con riferimento allo spostamento relativo di interpiano (IRDA) assunto come indice di danno strutturale.
XXII Ciclo
1979

2012/2013
The exploitation of geothermal heat by ground source heat pumps is presently growing throughout Europe and the world. In Italy, at the end of 2010, borehole heat exchangers covered most of the 30% of the total energy used for space conditioning, showing an increase of 50%compared to 2005. The forecasts for 2015 suggest a further increase in the direct uses of the geothermal heat exceeding 50% compared to 2010 and a corresponding increase in the geothermal energy consumption. The possibility to design plants with higher efficiency and lower costs of installation and operation is required, to support the growth of the ground source heat pump systems and the consequent diffusion of the exploitation of the geothermal resources. Research and better knowledge of the processes involved in the heat transfer between the borehole heat exchanger and the surrounding ground is crucial to predict the behavior of the plant-geothermal source interaction in any possible operational condition. The knowledge of the hydrogeological characteristics of the specific site where the plant has to be installed is also essential to prevent over- or under-sizing of the heat exchanger(s) due to a rough design. Over the years, several analytical solutions have been proposed to calculate the temperature distribution around a borehole heat exchanger during operation. The infinite line source analytical model considers an infinite linear heat source which exchanges heat with the surrounding ground by conduction only. Other models, based on the infinite linear heat source, have been later developed, considering also the contribution to the conductive heat transfer due to groundwater flow. The presence of flowing water around a borehole heat exchanger implies forced convection, resulting in an increased efficiency of the heat transfer between the ground and the borehole heat exchanger. Studying this process may suggest new ways to improve the efficiency and to reduce the cost of ground source heat pump systems. In this thesis, the contribution of groundwater flow in the heat transfer process between borehole heat exchangers and surrounding ground has been investigated, in order to increase the theoretical knowledge as well as to improve the existing design tools. Two-dimensional models have been considered, taking into account the actual cylindrical geometry of the borehole. The groundwater flow has been modeled as steady, horizontal and with variable flow rates, in order to encompass most of the real ground source heat pump applications. Gravitational effects, i.e. the effects of a possible natural convection, have been neglected. The results suggest that in the considered range of Darcy number, the calculation of the heat transfer efficiency is not affected if Darcynian model is used to describe the velocity field, although the viscous effects, and consequently the formation of the hydraulic boundary layer, are neglected. Calculations made using numerical simulations are compared with an analytical solution which takes into account forced convection due to groundwater flow and based on the linear heat source model. The regions of space and time where this analytical solution is affected by the effects of the line source assumption, in both cases of single- and multiple-borehole(s) systems, have been defined. The potential of the thermal response test analysis as a tool to predict the spacing between boreholes when groundwater flow occurs has been investigated, defining and studying the Influence Length as function of groundwater flow rate. The results suggest that even relatively low flow rates allow to reduce significantly the spacing between boreholes in the perpendicular direction with respect to groundwater flow. The distance from the borehole where the temperature disturbance becomes not-significant (Influence Length) is roughly predictable by thermal response test analysis. The study of the Influence Length may be a useful tool in the design of dissipative multiple-boreholes systems, as well as in areas with a high density of single-borehole plants, to reduce the spacing avoiding thermal interferences. Moreover, an expeditious, graphical method to estimate the hydraulic conductivity of the ground by thermal response test analysis has been proposed. An example of application of the methodology is presented, taking into account experimental data as well as plausible hydrological and petrological assumptions when the data are unavailable. The obtained result is in agreement with the hydraulic conductivity range reported in literature for the type of substrate considered in the example. In order to verify this method, further inv1estigations and developments are required. In fact, the graphs used in the procedure presented in this work are referred to specific borehole conditions (borehole filled by groundwater) and are based on two-dimensional models (i.e. end-effects and natural convection are neglected). Besides, the assumptions required to compensate the unavailable data imply that the method cannot be considered verified. Finally, further studies are suggested in order to improve and develop the proposed methods.
Negli ultimi anni, l’utilizzo del calore geotermico tramite pompe di calore accoppiate al terreno sta aumentando significativamente in tutta Europa e in generale nel mondo. In Italia, alla fine del 2010, le sonde geotermiche coprivano più del 30% dell’energia totale utilizzata per riscaldamento e raffrescamento degli edifici, mostrando un aumento del 50% rispetto al 2005. Le previsioni per il 2015 suggeriscono un ulteriore aumento degli utilizzi diretti del calore geotermico maggiore del 50% rispetto al 2010 e un analogo incremento del consumo di energia geotermica in generale. Con l’aumento della diffusione di questa tecnologia, e quindi un maggior sfruttamento di tale risorsa, aumenta anche la necessità di progettare impianti con la massima efficienza possibile e con bassi costi di installazione ed esercizio. La comprensione dei processi coinvolti nel trasferimento di calore tra sonda geotermica e terreno circostante è fondamentale per prevedere il comportamento degli impianti. Anche la conoscenza delle caratteristiche idrogeologiche del sito specifico nel quale l’impianto deve essere installato è essenziale al fine di evitare un’errata progettazione che può causare sovra- o sotto-dimensionamento della sonda. Nel corso degli anni, diverse soluzioni analitiche sono state proposte per calcolare la distribuzione di temperatura attorno alla sonda geotermica durante il suo utilizzo. Il modello analitico della sorgente di calore lineare e infinita considera lo scambio di calore che avviene per sola conduzione attorno ad una sorgente di raggio infinitesimo e di lunghezza infinita. Altri modelli successivi a questo e anch’essi basati sulla sorgente di calore lineare ed infinita, tengono conto anche del contributo convettivo dovuto al flusso dell’acqua di falda. La presenza di un flusso di acqua attorno ad una sonda geotermica, infatti, comporta convezione forzata e, di conseguenza, un aumento dello scambio di calore tra sonda e terreno. Per questo motivo, lo studio degli effetti di tale processo è un fattore chiave per riuscire a migliorare l’efficienza degli scambiatori di calore accoppiati al terreno. Questa tesi presenta lo studio del contributo del flusso delle acque di falda sul processodi scambio termico tra sonde geotermiche e terreno circostante, al fine di incrementare la conoscenza teorica e migliorare gli strumenti di progettazione già esistenti. Per raggiungere questo scopo ci si è serviti di modelli numerici bi-dimensionali che tengono conto della reale geometria cilindrica della sonda. Il fusso delle acque di falda è stato assunto come stazionale e orizzontale. Al fine di includere la maggior parte delle applicazioni geotermiche reali, un vasto range di portate è stato preso in considerazione. Gli effetti gravitativi, e quindi i possibili effetti di convezione naturale, sono stati invece trascurati. Sono stati confrontati i risultati del calcolo del trasferimento di calore ottenuti utilizzando rispettivamente l’equazione di Darcy e l’equazione di Darcy-Brinkman per descrivere il campo di velocità dell’acqua di falda attorno alla sonda. Le conclusioni raggiunte suggeriscono che utilizzando il modello di Darcy, il risultato risulta comunque sufficientemente accurato per i numeri di Darcy considerati, nonostante gli effetti viscosi, e quindi la formazione dello strato-limite fluidodinamico, vengano trascurati. I risultati delle simulazioni numeriche sono stati comparati con un modello analitico che prevede convezione forzata, dovuta al flusso di falda, attorno ad una sorgente di calore lineare ed infinita. Sono quindi state definite le regioni dello spazio e del tempo dove tale soluzione analitica è soggetta agli effetti della linearit`a della sorgente, sia nel caso di sonda singola, sia nel caso di campo-sonde. Sono inoltre state studiate le potenzialità dell’analisi del test di risposta termica come strumento per prevedere la spaziatura tra le sonde in funzione della portata del flusso dell’acqua di falda. I risultati suggeriscono che portate relativamente modeste, permettono una riduzione significativa della spazitura tra le sonde in direzione perpendicolare rispetto a quella di scorrimento dell’acqua di falda. Sfruttando l’analisi del test di risposta termica, è possibile stimare approssimativamente la distanza dalla sonda alla quale il disturbo di temperatura diventa trascurabile (distanza di influenza). Lo studio di questa distanza di influenza pu`o essere un utile strumento per la progettazione di sistemi dissipativi composti da sonde multiple, così come nelle aree con un’alta densità di impianti a sonda singola, al fine di ridurre la spaziatura tra le sonde, evitando allo stesso tempo l’insorgere di interferenze termiche tra sonde adiacenti. Inoltre è stato proposto un metodo grafico e speditivo per la stima della conducibilità idraulica del substrato tramite l’analisi del test di risposta termica. È stato presentato un esempio dell’applicazione di questa metodologia utilizzando sia dati sperimentali sia assunzioni plausibili di carattere idrologico e petrologico, quando non è stato possibile avvalersi di dati sperimentali. I risultati ottenuti sono in accordo con i valori di conducibilità idraulica proposti in letteratura per il tipo di substrato dell’esempio. Per poter verificare l’affidabilità di questo metodo, ulteriori studi e sviluppi sono sono necessari. Infatti, i grafici utilizzati nella procedura presentata in questa tesi, si riferiscono a specifiche condizioni della sonda (acqua di falda come materiale di riempimento) e sono inoltre basati su modelli bi-dimensionali (trascurando quindi gli effetti di fine-pozzo e il contributo della convezione naturale). Infine vengono forniti suggerimenti riguardo ulteriori studi che consentirebbero di migliorare e sviluppare ulteriormente le metodologie proposte.
XXVI Ciclo
1985