Academic literature on the topic 'SCUOLA DI DOTTORATO DI RICERCA IN INGEGNERIA CIVILE E AMBIENTALE - indirizzo INGEGNERIA DELL'AMBIENTE E DELLE GEORISORSE'

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

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
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

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

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