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ICAR/08 – Scienza delle costruzioni

14-giu-2019

Descrizione:

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

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

I fondamenti teorici sono quelli della meccanica dei solidi a comportamento lineare e non lineare, della meccanica della frattura, della meccanica computazionale, della statica e della dinamica delle strutture.

Temi di Ricerca:

  • Meccanica dei solidi: la ricerca ha tradizionalmente riguardato il comportamento dei materiali elastoplastici come l’acciaio e danneggiativi come il calcestruzzo. Nell’ultimo decennio diversi studi sono stati sviluppati sui materiali eterogenei impiegati nell’ingegneria civile come la muratura e nell’ingegneria industriale come i materiali compositi. I modelli sviluppati sono del tipo “macro“ formulati con le regole dell’omogenizzazione e di tipo “meso” dove si analizzano i singoli elementi costituenti e le loro interazione.
  • Meccanica Computazionale: l’attività di ricerca è connotata dallo sviluppo di algoritmi e codici di calcolo per la risoluzione di problemi di ingegneria strutturale avanzati. Gli strumenti di programmazione utilizzati sono i linguaggi base come il Fortran e il C++ e i linguaggi avanzati come Matlab, Python e R. I metodi di modellazione utilizzati sono il metodo degli elementi finiti e i cosiddetti metodi “meshless”. Le analisi numeriche riguardano la risposta di singoli componenti e di strutture complesse che esibiscono in presenza delle azioni esterne deformazioni permanenti e danneggiamenti legati alla formazione delle fratture.
  • Dinamica delle strutture: l’attività di ricerca ha una connotazione sia teorica che sperimentale con finalità ampie che vanno dalla protezione sismica degli edifici e degli oggetti d’arte fino al controllo delle vibrazioni nei componenti meccanici dell’ingegneria industriale. Gli sviluppi teorici della ricerca riguardano principalmente la dinamica stocastica dove l’azione è una variabile aleatoria modellata con le regole dei processi stocastici. L’attività sperimentale si svolge in un apposito laboratorio dove vengono messi a punto modelli in scala di strutture semplici e complesse sottoposti a diversi tipi di forzanti, sia l’azione dinamica che la risposta sono controllate da calcolatore.
  • Ottimizzazione Strutturale: la ricerca riguarda sia le strutture civili che quelle industriali. Diverse esperienze di ricerca applicata sono rivolte all’ottimizzazione dei telai per edifici in calcestruzzo armato o di acciaio. Ulteriori studi riguardano le strutture aeronautiche in materiale composito dove le variabili di progetto sono quelle che permettono di identificare la composizione ottimale dei laminati.
  • Monitoraggio delle Strutture: l’attività viene svolta presso il laboratorio di prove non distruttive e riguarda lo studio dello stato di salute delle strutture con metodi di indagine indiretti e non invasivi. I controlli vengono eseguiti sulle strutture esistenti per identificare gli eventuali stati di danno e sulle nuove costruzioni per individuare difetti di costruzione

Progetti di Ricerca:

  • PRIN-2015, Multiscale mechanical models for the design and optimization of microstructured smart materials and metamaterials.
  • PRIN-2015, Advanced Mechanical Modeling of New Materials and Structures for the Solution of 2020 Horizon Callenges.
  • PRIN-2017, Multiscale innovative materials and structures (mims).

Parole Chiave: meccanica dei solidi lineare e non lineare, ingegneria delle strutture.