Progetti nazionali
PRIN 2017
- 3D printing: a bridge to the future. The major project target is to apply advanced computational methods to the world of 3D printing (3DP), bridging the gap between material/technology expertise and design tools, making 3DP an even more effective manufacturing technology. Today, 3DP is in fact becoming more and more extensively adopted but the knowledge of 3DP production process and the completely new freedom in component design and optimization is not fully taken into account. Based on such considerations, the project will take advantage of advanced computational methods to improve the understanding of the mechanical behavior of 3D printed components (also through micro-macro and multi-scale modeling approaches) and to propose optimization tools specifically designed for 3DP production processes. The newly proposed methodology will be applied to the study of innovative applications, to be tested through (materials and technologies) experimental validation campaign. Coordinatore: Prof. Ing. Domenico Asprone.
- DETECT-AGING: Degradation Effects on sTructural safEty of Cultural heriTAGe constructions through simulation and health monitorING. Il progetto è finalizzato allo sviluppo di un nuovo approccio analitico-strumentale per la valutazione quantitativa degli effetti dell'invecchiamento e del degrado dei materiali sulla sicurezza strutturale del patrimonio culturale, con particolare attenzione alle strutture in muratura. Attraverso un'elaborazione congiunta di monitoraggio e simulazioni strutturali per la mitigazione del rischio proattivo, saranno fornite indicazioni e strumenti operativi per l'identificazione e la quantificazione del danno strutturale, per la gestione del patrimonio culturale costruito. Coordinatore: Prof. Ing. Gian Piero Lignola.
- InteMA-PreMed: Integrated Mechanobiology Approaches for a PREcise MEdicine in Cancer Treatment. Tramite modelli multifisci multiscala in grado di ricostruire i principali segnali di meccano-trasduzione che collegano dinamiche competitive tra cellule con crescita macroscopica di tessuti, il Progetto ha l'obiettivo di realizzare un approccio integrato per la simulazione dello sviluppo di tumori solidi. La ricerca prevede sia l'utilizzo di modelli fisico-matematici di tipo teorico e la loro implementazione numerica, sia la verifica sperimentale dei risultati in laboratorio. Lo scopo è quello di contribuire ad una più profonda comprensione della meccano-biologia dei tumori e identificare strategie di supporto alla medicina di precisione. Coordinatore: Prof. Ing. Massimiliano Fraldi.
- Life-long optimized structural assessment and proactive maintenance with pervasive sensing techniques. Il progetto è finalizzato al monitoraggio in tempo reale e a lungo termine, ed alla valutazione strutturale di costruzioni esistenti e nuove. Il monitoraggio viene eseguito tramite dispositivi avanzati e strategie, basate sul concetto di sensing pervasivo della struttura e algoritmi progettati ad-hoc per la gestione dei dati a livello di dispositivo ed a livello centrale. A tal fine nel progetto si prevede di utilizzare sensori intelligenti basati su MEMS a basso costo. Coordinatore: Prof. Ing. Marco Di Ludovico.
- MATISSE (Methodologies for the AssessmenT of anthropogenic environmental hazard: Induced Seismicity by Sub-surface geo-resources Exploitation). Il progetto MATISSE punta a sviluppare ed implementare le tecnologie necessarie per identificare e quantificare i rischi legati alla sismicità indotta. I terremoti antropogenici costituiscono uno degli impatti maggiori connessi allo sfruttamento delle geo-risorse. Le operazioni che comprendono iniezioni di liquidi durante le attività industriali, come ad esempio le attività legate allo sfruttamento di petrolio, gas e a quello geotermale, molto spesso inducono le attività microsismiche, e in determinate circostanze, finiscono in ri-attivare le faglie esistenti, causando eventi di grandezza significativa. Sarà sviluppato un approccio multi-hazard ai fini di valutare gli effetti negativi sull'ambiente causati dallo sfruttamento sotto-superfice delle geo-risorse. Il fracking (hydraulic fracturing, un processo che stimola la produzione di formazioni molto compatte di argilla) e l'iniezione di fluidi e acqua di scarto (associati ai processi di stimolo oppure ai processi di produzione) sono stati individuati come le due operazioni principali condotte nel contesto del processo di sfruttamento sotto-superfice delle geo-risorse. Coordinatore: Paolo Capuano. Coordinatore locale: Fatemeh Jalayer.
- MIMS: Multiscale Innovative Materials and Structures. Il progetto è volto ad approfondire conoscenze fondamentali nella meccanica dei materiali multiscala. Tale categoria include una vasta gamma di materiali che va dai reticoli multifunzionali ai nanocompositi. L'applicazione si rivolge alla progettazione di materiali e strutture non convenzionali con proprietà principalmente derivate dalla loro progettazione geometrica. Vi è un crescente interesse per i metamateriali multiscala e una grande richiesta ad esplorare il potenziale di tali sistemi in applicazioni di ingegneria di interesse per le attività quotidiane. Il progetto sviluppa materiali e strutture non convenzionali e multiscala in settori dell'ingegneria in rapida espansione. Tra di essi: edifici intelligenti, dispositivi antisismici e monitoraggio della salute strutturale. Coordinatore Unità di Napoli: Prof. Ing. Raffaele Barretta.
- Multi-risk assessment of the interactions among natural hazards and technological scenarios involving the release of hazardous substances. The aim of the project was to develop a scientific framework and quantitative assessment tools for the multi-risk assessment of the interactions among natural hazards and technological scenarios involving the release of hazardous substances. The results support decision-making and mitigation for emergency management and prevention of cascading events. Coordinatore: Prof. Ing. Iunio Iervolino.
- SURMOUNT: Innovative Systems for the UpgRade of MasOnry structUres and Non sTructural elements. Il progetto riguarda lo sviluppo di tecniche innovative di rinforzo per edifici in muratura, finalizzate a migliorare la sicurezza degli elementi strutturali e non strutturali, con particolare riferimento alle loro connessioni. Attraverso l'analisi dell'efficacia di diversi tipi di compositi FRCM e di barre in composito per iniezioni armate, con prove sperimentali e tecniche di monitoraggio avanzate, saranno fornite indicazioni di progetto, anche con modelli predittivi, come strumenti operativi fondamentali nella filosofia del "minimo intervento" per il costruito storico. Coordinatore: Prof. Ing. Andrea Prota.
PRIN 2020
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ENRICH project: ENhancing the Resilience of Italian healthCare and Hospital facilities. The project aims at enhancing the resilience of Italian healthcare and hospital facilities (HHFs) by improving functional adaptivity and seismic performance of nonstructural components (NCs), also including complex NCs such as networks and medical equipment. The aim will be achieved through four objectives. (1) Knowledge acquisition regarding the resilience of Italian HHFs. (2) Design and validation of technological improvements for NCs and development of innovative systems and prototypes. (3) Definition of technical guidelines and design/maintenance tools. (4) Development and delivery of communication strategies to enhance the resilience of HHFs by raising stakeholders' awareness. The methodology includes HHF inspections, in situ and laboratory experiments, numerical/analytical simulations, statistical-based analysis, design/maintenance tool implementation, and communication strategies. The study will importantly contribute to the research given the significance of the developed technologies, methodologies, findings, and implementation. The research outputs will have high applicability in many areas, and their implementation will have a major social and economic impact on the Italian communities. Coordinatore nazionale: Prof. Ing. Gennaro Magliulo.
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FIRMITAS: multi-hazard assessment, control and retroFIt of bridges for enhanced Robustness using sMart IndusTriAlized Solutions. Il progetto FIRMITAS mira a sviluppare tecnologie intelligenti per la valutazione multi-hazard e il miglioramento della robustezza di ponti stradali esistenti, aumentandone la sicurezza e la vita utile. La valutazione della robustezza strutturale segue un approccio multi-scala, capace di contemplare sia singoli ponti in cemento armato (normale o precompresso), sia reti di ponti a scala regionale e nazionale. La metodologia contempla molteplici tipologie di eventi potenzialmente dannosi: naturali (terremoti, frane, alluvioni, erosione), antropiche (traffico veicolare, incendi, esplosioni, impatti) e loro concatenazioni (eventi a cascata). Il progetto tiene in dovuta considerazione gli effetti del degrado dei materiali, che spesso condizionano l'effettivo livello di sicurezza e robustezza strutturale dei ponti. La selezione degli interventi di miglioramento della robustezza si basa su valutazioni di rischio, analisi di resilienza delle reti di trasporto e analisi multi-criterio. Si prevede infine una validazione delle soluzioni tecnologiche mediante un'estesa campagna sperimentale e l'analisi di casi studio reali. Coordinatore: Prof. Ing. Fulvio Parisi.
PRIN 2022
- AMPHYBIA: Advanced Metamaterials from PHYsics and BIomechanics of Axolotls - La natura è sempre stata una fonte di ispirazione per gli scienziati, ma lo studio approfondito dei sistemi naturali richiede un approccio interdisciplinare che, mettendo in sinergia competenze diverse, superi le barriere tra le discipline è fornisca nuove chiavi interpretative per affrontare le sfide e i cambiamenti più importanti del futuro. Nel regno animale, insetti, pesci, rettili e anfibi sono considerati esseri viventi relativamente semplici. Tuttavia, nel corso delle epoche hanno sviluppato strategie di sopravvivenza estremamente specializzate, evolvendo, selezionando e adattando le loro strutture per ottimizzare funzioni specifiche, rivelando così abilità talvolta uniche e sorprendenti caratterizzate da meccanismi di locomozione, adesione, crescita e riparazione impareggiabili che sono stati sviluppati per adattandosi ad ambienti ostili o per sfuggire ai predatori. Gli axolotl - una specie di salamandra neotenica - sono vertebrati adulti unici nel loro genere, in grado di rigenerare interi arti e un impressionante quantità di strutture e organi, cosa che da tempo ha suscitato grande interesse in biologia e in medicina rigenerativa. Inoltre, la pelle dell'axolotl è anche l'unico materiale biologico conosciuto ad essere meccanicamente auxetico, cioè ad avere un rapporto di Poisson negativo (NPR). Questa peculiare proprietà non è però mai stata analizzata o collegata in relazione alle capacità eccezionali della salamandra. Il progetto AMPHYBIA si propone quindi di indagare teoricamente e sperimentalmente le relazioni funzionale e strutturali tra le straordinarie capacità di locomozione e rigenerazione degli axolotl, i meccanismi cellulari e le proprietà meccaniche dei tessuti di questo speciale anfibio, con l'obiettivo sia di contribuire alla comprensione di aspetti fondamentali di interesse anche per l'ingegneria dei tessuti e la biomeccanica, sia per la concezione di materiali bio-ispirati innovativi. Responsabile scientifico: Prof. Arch. Massimiliano Fraldi.
- ATTASUB: Analytical Tools and Technical Assessment for large scale Seismic Upgrade of Bridges - Il progetto è finalizzato allo sviluppo di soluzioni efficaci per l'adeguamento sismico di ponti esistenti con soluzioni ottimali per il controllo delle vibrazioni sismiche attraverso isolamento sismico e smorzamento supplementare di energia. Il progetto combina la modellazione dinamica di ponti isolati attraverso metodi non convenzionali con strategie di progettazione ottimali da selezionare nel processo decisionale. Responsabile scientifico: Dott. Ing. Daniele Losanno.
- CHIARA: Cultural Heritage Innovation Adopting Risk Assessment - Procedure avanzate per la valorizzazione del patrimonio costruito diffuso (posto in situazioni di isolamento e/o periferiche). Il progetto prevede, a seguito dell'individuazione di casi studio, una raccolta dati tramite l'impiego sia di tecniche tradizionali di analisi (sul costruito storico), sia sperimentali, in grado di fornire in tempo reale informazioni utili per comprendere le diverse situazioni in cui esso versa, anche in relazione al contesto climatico-ambientale. Gli obiettivi principali della ricerca sono la definizione degli indici di rischio e di vulnerabilità nel Nationwide Cultural Heritage e l'incoraggiamento alla diffusione di tecnologie di monitoraggio e allarme da remoto per il controllo dei parametri microclimatici dei luoghi di quel patrimonio, al fine di incrementare la valorizzazione del patrimonio attraverso la messa in pratica di strategie efficaci di conservazione programmata degli ambienti storici e del loro contenuto. Responsabile scientifico: Prof. Arch. Bianca Gioia Marino.
- Data Fusion Based Digital Twins For Structural Safety Assessment - Il progetto di ricerca mira ad affrontare le tematiche relative alla valutazione della sicurezza di sistemi strutturali attraverso una fitta collaborazione interdisciplinare. In particolare, si pone come obiettivo la definizione del livello di sicurezza di elementi strutturali e la definizione delle soglie di preallarme rispetto al danno strutturale. A tal fine si prevede, anche attraverso l'ausilio di prove sperimentali su elementi in c.a. e c.a.p, di analizzare l'efficacia di diversi sensori ed il loro utilizzo combinato per la definizione l'aggiornamento di modelli non lineari strutturali (gemelli digitali) da adottare per una migliore valutazione della sicurezza. / This research project aims at addressing some research challenges improving the engineering knowledge in the safety assessment of structural systems through a tightly-knit interdisciplinary collaboration. As for experimental tests of both ordinary and pre-stressed reinforced concrete structural elements, the proposed project is finalized to investigate the fusion between different measurement techniques from different sensors for a more effective updating of the non-linear structural digital twins, taking into account the various uncertainty sources. This improvement can lead to a more reliable assessment of both the safety level of the structural elements and the definition of the pre-alert thresholds with respect to structural damage. Responsabile scientifico: Prof. Ing. Marco Di Ludovico.
- Engineered Basements for Vibration Protection of Artworks and Strategic Sensitive Equipment - The project is focused on the development of a new engineered basement for the vibration protection of artworks or sensitive equipment placed in strategic private and public buildings. The main goal is to combine the emerging concepts of innovative materials with periodic internal structures with those related to complex hysteresis phenomena to conceive a meta-basement capable of adsorbing vibrations due to seismic events or anthropic sources. Responsabile scientifico: Dott. Ing. Nicolò Vaiana.
- FAIL-SAFE: near-real-time perFormance Assessment of exIsting buiLdings Subjected to initial Failure through multi-scalE simulation and structural health monitoring - Il progetto FAIL-SAFE mira a valutare in tempo quasi reale le prestazioni strutturali di edifici esistenti in calcestruzzo armato e in muratura, attraverso l'integrazione tra simulazione, monitoraggio strutturale e data science. Lo scopo del progetto è sviluppare una metodologia e modelli fisico-matematici che possano supportare il processo decisionale delle parti interessate allorquando si verifica un dissesto strutturale in un edificio, con particolare attenzione alla valutazione della sua sicurezza strutturale residua, del rischio degli edifici adiacenti e della resilienza dell'area urbana in cui l'edificio è ubicato. A partire da una raccolta di dati sulle tipologie strutturali e sugli scenari potenzialmente critici, verranno definiti alcuni archetipi edilizi per ciascuno dei quali verranno sviluppati modelli di fragilità tipologici. Successivamente si prevede di utilizzare i dati prodotti da sistemi di monitoraggio strutturale al fine di aggiornare sia i modelli strutturali che quelli di fragilità. Lo sviluppo di modelli surrogati consentirà di estendere il quadro di monitoraggio a un numero maggiore di edifici, sino a raggiungere la scala urbana. La fase finale del progetto consisterà nella valutazione della resilienza urbana al dissesto o al crollo di edifici, nonché nella validazione della metodologia per alcuni casi studio di particolare rilevanza. Responsabile scientifico: Prof. Ing. Fulvio Parisi.
- LASTEB: LAttice STructures for Energy aBsorption, advanced numerical analysis and optimal design - Il progetto LASTEB propone analisi avanzate e progettazione ottimale di nuove strutture reticolari, ottenute realizzate tramite unione di celle unitarie (UC), per la dissipazione energetica. Tale dissipazione può essere dovuta sia al comportamento non lineare del materiale sia agli effetti delle grandi deformazioni. Saranno studiate e progettate anche strutture reticolari attive che possono modificare la propria forma e risposta meccanica accoppiando effetti meccanici e termici. Le prestazioni meccaniche delle strutture reticolari verranno adattate all'applicazione specifica, sulla base delle caratteristiche geometriche e costitutive della UC. Il comportamento macroscopico sarà valutato attraverso procedure di omogeneizzazione computazionale della UC. Inoltre, verrà effettuato un processo di ottimizzazione sia a livello micro che strutturale utilizzando procedure abbinate a tecniche di apprendimento automatico. Verrà condotta una campagna sperimentale su reticoli regolari, non regolari e attivi per validare i risultati analitici e numerici. Prototipi di UC e strutture reticolari saranno prodotti in modo additivo e successivamente sottoposti a test statici e dinamici opportunamente progettati. Responsabile scientifico: Prof. Ing. Federico Guarracino.
- MADEMOSHE: Modelling, Analysis and DEsign of MOrphing - L'obiettivo della ricerca è quello di sviluppare una procedura computazionale per la modellazione, l'analisi e la progettazione di gusci in grado di cambiare forma ed adattarsi alla funzione mutevole cui la struttura assolve. La ricerca prevede di studiare l'ottenimento di geometrie doppiamente curve a partire da piastre piane e di analizzare il cambio di configurazione necessario all'adattamento funzionale. I metodi computazionali sviluppati durante la ricerca hanno l'obiettivo di definire ed ottimizzare le forme del guscio, il sistema di attuazione necessario ad indurre il cambio di configurazione e il percorso deformativo della struttura durante il cambio di forma. Responsabile scientifico: Prof. Ing. Francesco Marmo.
- MITICO: MItigation of Tsunami Impact on COastal regions - Il Progetto ha come obiettivo lo sviluppo di un framework per analisi di vulnerabilità e perdite per rischio tsunami a scala urbana tenendo in considerazione l'effetto di strategie di mitigazione. L'attività di ricerca prevede analisi di tipo sperimentale sia di tipo idraulico che strutturale, di supporto alla validazione di modelli numerici per lo sviluppo di scenari di inondazione in presenza di opere di mitigazione (barriere verdi, sea walls) e la stima delle perdite. Responsabile scientifico: Dott. Ing. Marta Del Zoppo.
- NEWTON: NEW TOols to compute the seismic demand on Non-structural components - Il Progetto ha l'obiettivo di analizzare, sia dal punto di vista numerico che sperimentale, la domanda sismica su componenti non strutturali, valutata in termini di spettri di piano. Nell'ambito del Progetto si prevede l'esecuzione di prove sperimentali su tavola vibrante su provini in scala rappresentativi di edifici in c.a. e di analisi dinamiche non lineari su tale tipologia di strutture, al fine di migliorare la comprensione del fenomeno di amplificazione in ambito sismico, di definire un dataset ibrido per la valutazione dell'efficacia delle attuali proposte normative e di letteratura per gli spettri di piano, e di definire nuovi strumenti per la valutazione della domanda sismica su componenti non strutturali in differenti strutture. Responsabile scientifico: Prof. Ing. Paolo Ricci.
- NoMISN: Nonlocal Mechanics of Innovative Soft Nanostructures - Il progetto NoMISN mira a fornire metodologie teoriche e strategie computazionali per la modellazione, l'analisi e la progettazione di nanostrutture soffici caratterizzate da proprietà meccaniche avanzate. Componenti strutturali miniaturizzati, interessati da grandi cambiamenti di configurazione, possono essere infatti efficacemente utilizzati per sviluppare nanodispositivi di nuova generazione con applicazioni emergenti che vanno dalla Nano-Ingegneria alla Biomeccanica. L'analisi di tali sistemi richiede un'adeguata valutazione degli effetti di scala nonché una modellazione dei meccanismi cedevoli mediante analisi non lineari. A tale scopo, si indagheranno efficaci metodologie di meccanica non locale per interpretare fenomeni di scala caratteristici di nanostrutture e materiali avanzati. Un ulteriore obiettivo è quello di esplorare la risposta non lineare di tali sistemi, adottando un innovativo approccio geometrico. Responsabile scientifico: Prof. Ing. Raffaele Barretta.
- Preparation and Performance of PCs with Nanostructures for Civil Engineering Projects - The main goal of this research are the development of high quality nanomodified Pervious Concretes (PCs) in order to allow an increasing use in civil engineering projects. More precisely, the research is conducted in order to enhance the structural and nonstructural performances of conventional PCs through the use of nanostructures addition and mixture optimisation. Initially, the examined PCs are experimentally tested for mechanical properties measurement and numerically investigated for developing models at different length scales. More precisely, FEM and LDEM are applied at the macroscale, whereas a nonlocal elasticity model is developed at the micro-/nano-scale by using the stress-driven nonlocal model (SDM). Then, the aforementioned PCs are tested in laboratory to evaluate fracture toughness and material resistance to crack propagation by FE, LDE and BBPD numerical simulations. Finally, experimental testing under fatigue loading is performed, and fatigue of materials is numerically examined by a FE analysis. Moreover, analyses for estimating fatigue crack growth path and fatigue damage are carried out. The nanostructures addition and the mixture optimisation, carried out to develop high quality nanoreinforced PCs, are also guided by the experimental assessment of chemical and physical properties, together with microstructure observations. Responsabile scientifico: Prof. Ing. Francesco Marotti de Sciarra.
- SMUH: Safeguard of Modern Urban Heritage, a cross-disciplinary WebGIS for knowledge, monitoring and risk analysis - Obiettivo strategico del progetto SMUH è lo sviluppo di una metodologia multidisciplinare, replicabile e scalabile, per la salvaguardia del patrimonio urbano moderno, basata su analisi spaziali di dati georeferenziati – desunti da i) indagini di archivio, ii) rilievi fotogrammetrici, iii) acquisizioni satellitari – interoperabili su una piattaforma 3D WebGIS. La metodologia realizza un approccio olistico alla salvaguardia del costruito, in termini di sicurezza e valorizzazione culturale, integrando conoscenze morfologiche e tecnologiche dei tessuti urbani, nella loro evoluzione storica, remote sensing e analisi del rischio strutturale. Tra i risultati di SMUH: i) aumento delle conoscenze tecnologiche e storiche sul patrimonio urbano moderno; ii) condivisione aperta di fonti documentali inesplorate, digitalizzate e geoeferenziate, e dei relativi metadati in piattaforme open-science; ii) sviluppo di best-practices per il monitoraggio strutturale non invasivo – remote sensing – del patrimonio urbano moderno; iii) produzione di strumenti, digitali e interattivi, di supporto alla decision making delle PA per pianificazione degli interventi di mitigazione del rischio, di conservazione e valorizzazione culturale del patrimonio costruito. Responsabile scientifico: Prof. Ing. Carlo Del Gaudio.
- TOMORROW: TOpology & Material Optimization using additive manufactuRing to maximize structural and thermal perfOrmances of building Walls – The research project focuses on leveraging additive manufacturing, particularly 3DCP technology, to create innovative engineered building walls that minimize raw material use while optimizing structural and thermal performance. The key innovation lies in employing 3DCP to facilitate both material and topology optimization (T&MO) at macro and micro levels, enabling customized designs that meet various objectives like aesthetics, thermal efficiency, load handling, carbon footprint, cost, and material usage. The TOMORROW project will develop a comprehensive T&MO framework, focusing on the distribution of materials within the wall to ensure compatibility with printing machinery. The project will operate on two interconnected levels: micro-level control of material density during printing to produce functionally graded materials, and macro-level optimization of wall topology for balancing thermal insulation, mechanical strength, lightness, and durability. The project's success, which will be demonstrated through engineered wall prototypes, aims to reduce material usage, enhance energy efficiency, and drive the digital transformation of the construction sector. It encourages multidisciplinary collaborations for sustainable new constructions and retrofitting of existing buildings. Responsabile scientifico: Prof. Ing. Costantino Menna.
- TUNDERVIBE: TUNed Dampers Exploitation to Raise VIBration Energy harvesting - La definizione di nuove strategie per lo sfruttamento di fonti di energia rinnovabile rappresenta attualmente una delle principali sfide dell'ingegneria moderna per contrastare le minacce globali legate ai cambiamenti climatici. Notevoli progressi tecnologici sono stati compiuti nei sistemi di conversione energetica, principalmente da due fonti: solare ed eolica. Tuttavia, esiste un'ulteriore fonte di energia, onnipresente e alternativa, associata a diversi elementi strutturali soggetti a eccitazioni dinamiche e al moto ondoso, ovvero l'energia meccanica da vibrazione. Purtroppo, i sistemi attuali di conversione diretta di tale energia in energia elettrica presentano diverse limitazioni, tra cui una scarsa resistenza e una bassa efficienza. Tali limitazioni ne hanno impedito l'impiego su scala commerciale, nonostante la disponibilità abbondante di questa fonte rinnovabile. In questo contesto, il progetto TUNDERVIBE (TUNed Dampers Exploitation to Raise VIBration Energy harvesting) si pone l'ambizioso obiettivo di sviluppare sistemi innovativi e avanzati, con prestazioni migliorate, per il recupero energetico da diverse fonti di energia da vibrazione meccanica. Questo sarà possibile sfruttando gli approcci più recenti e i progressi tecnologici introdotti in un'area apparentemente distinta, ma intrinsecamente connessa, ovvero il controllo delle vibrazioni. Si considereranno le caratteristiche peculiari di dispositivi di controllo innovativi, le cui geometrie e proprietà consentiranno una più facile regolazione e una maggiore efficienza. A tal proposito, il fenomeno della amplificazione del moto, comunemente considerato controproducente quando questi dispositivi non sono progettati in modo ottimale, sarà invece opportunamente sfruttato dal presente progetto per migliorare le prestazioni del sistema di conversione dell'energia meccanica da vibrazione in energia elettrica, permettendo così la realizzazione di sistemi pionieristici con proprietà senza precedenti. Su queste basi, verranno sviluppati dispositivi per il recupero dell'energia da vibrazione proveniente da diverse fonti. In particolare, sarà progettata e realizzata una nuova generazione di sistemi di conversione dell'energia dal moto ondoso, sfruttando le caratteristiche vantaggiose di specifici materiali e di meccanismi strutturali affidabili di conversione energetica, superando le problematiche attuali legate all'applicabilità di questi dispositivi in ambienti marittimi aggressivi e imprevedibili. Inoltre, saranno concepite nuove tecnologie per il controllo delle vibrazioni e il simultaneo recupero energetico da fonti alternative, considerando sistemi strutturali e meccanici soggetti a varie eccitazioni dinamiche (terremoti, vento, traffico veicolare e movimento umano). Responsabile scientifico: Dott. Ing. Francesco Paolo Pinnola.
PRIN 2022 PNRR
- AIDaBIM: Artificial Intelligence to assess the structural/seismic Damage to historic heritage in BIM environment - Utilizzando tecnologie avanzate, come il building information modeling (BIM) e l'intelligenza artificiale (AI), il Progetto ha l'obiettivo di sviluppare una nuova metodologia integrata per digitalizzare il processo di rilevamento dei danni strutturali e sismici osservati per le chiese in muratura e per definire valutazioni affidabili e speditive dei relativi stati di danno. Tale metodologia è mirata principalmente a ridurre le incertezze legate all'interpretazione soggettiva del danno, ma anche alla definizione di un nuovo modello H-BIM con informazioni aggiuntive sul danno derivate da processi di AI a supporto delle fasi decisionali e in grado di essere adattato per l'analisi strutturale e la progettazione di interventi di miglioramento sismico. Responsabile scientifico: Prof. Arch. Claudia Casapulla.
- FSI-CEP: A Fluid-Structure Interaction tool for the protection of Clean Energy Production sites - Negli ultimi anni gli effetti del cambiamento climatico si sono fatti sempre più evidenti e, tra essi, c'è una aumentata condizione di rischio nelle aree costiere per la sicurezza delle persone, la sopravvivenza delle attività economiche e l'integrità di strutture di interesse strategico, come quelle per la produzione di energia. In particolare, le attività situate in prossimità delle linee di costa possono essere interessate da inondazioni o, data l'elevata sismicità del territorio nazionale e delle aree marine circostanti, da possibili tsunami. Analoga pericolosità è ipotizzabile lungo i fiumi e i torrenti che, a seguito di copiose e improvvise precipitazioni, possono esondare, con gravi danni alle città e alle attività agricole e industriali. In questo contesto, occorre dunque prestare attenzione alle strutture di interesse strategico a diretto contatto con l'acqua, come le barriere protettive, le dighe o le piattaforme offshore per le turbine eoliche, in quanto particolarmente esposte ai pericoli derivanti da azioni dinamiche o chimiche, con effetti corrosivi e nucleazione di fratture, dovute alle acque marine o lacustri. Il Progetto di Ricerca FSI-CEP è focalizzato sulla valutazione dell'impatto dell'acqua sulle strutture, attraverso la quantificazione del rischio a cui esse sono. In questo tipo di studi occorres considerare un'ampia classe di fenomeni, tra cui il deterioramento dei solidi derivante da processi su microscala come la nucleazione, la crescita e la coalescenza di microcricche, promosse da carichi meccanici e dalla presenza di un soluto che si diffonde nel solido. Questi fenomeni sono rilevanti anche per molte altre applicazioni pratiche, come: le batterie agli ioni di litio, in cui avviene la diffusione degli ioni di litio negli anodi solidi; l'infragilimento da idrogeno dei metalli, che consiste nel fatto che i metalli diventano fragili in seguito all'introduzione e alla diffusione dell'idrogeno; il magnetismo indotto dall'intercalazione nei materiali non magnetici; la diffusione dell'acqua nei polimeri adesivi della dentina, che è legata al loro rammollimento meccanico e alla degradazione idrolitica; e molti altri. Gli strumenti per tali indagini si basano sulla meccanica del continuo, su applicazioni di interazione fluido-struttura, sulla meccanica della frattura e della diffusione. / The main topic of FSI-CEP Research Project is related to hazards suffered by production facilities near a waterfront. Water represents a source of concern for anthropological activities and infrastructures. In recent years, the effects of climate change are increasingly becoming more evident, generating situations in which direct contact or proximity to water can endanger the safety of people, the survival of economic activities, and the integrity of structures of strategic interest, such as those for energy production. This also holds for those activities located in proximity to low coastal lines. In fact, they may be affected by flooding due to sea waves generated by sea storms, or, given the high seismicity of the national territory and of the surrounding marine areas, possible tsunami. Similar hazard can be hypothesized along rivers and streams, which, following vast and sudden rainfall, can cause flooding, with serious damage to cities and economic, agricultural and industrial activities. In this context, attention must be paid to structures of strategic interest in direct contact with water, such as protective barriers, dams, or offshore platforms for wind turbines. Such structures are particularly exposed to hazards deriving from sea or lake waters, such as dynamic impulse, or chemical actions, which lead to corrosive effects and damage enucleation and propagation. Interaction between water and structures is at the center of the present research project. On the one hand, we aim at evaluating the impact of water on structures, through the quantification of the hazard to which such structures are exposed. On the other hand, we want to monitor structures under extreme load conditions, i.e. under impulsive mechanical load conditions, or under effects of corrosion due to long contact with salty water. Finally, we aim to monitor structural behavior and predict damage evolution and degradation. The instruments for such investigation are advanced applications of continuum mechanics, such as applications of fluid-solid interaction, fracture mechanics, mechano-diffusion among others. When studying the structural performances of materials and structures in a severe environment, a large class of phenomena must be considered, including the deterioration of elastic solids resulting from microscale processes as nucleation, growth, and coalescence of microcracks, promoted by mechanical loads and by the presence of a solute diffusing within the solid. These phenomena are relevant to many other real applications like lithium-ion batteries, where lithium-ion diffusion in solid anodes takes place, hydrogen embrittlement of metals, which consists of metals becoming brittle as a result of the introduction and diffusion of hydrogen, intercalation-induced magnetism in non-magnetic bulks, diffusion of water into dentin adhesive polymers, which is linked to their mechanical softening and hydrolytic degradation, and many others. Responsabile scientifico: Prof. Ing. .
- INBUSS: INtelligent BUildings for Safety of Structures – Il progetto si propone di supportare la redazione di linee guida di progettazione di sistemi di monitoraggio per includere la gestione delle emergenze nei sistemi di automazione degli edifici attraverso l'uso di algoritmi di Intelligenza Artificiale. Si definiranno le tipologie di sistemi di monitoraggio più adatte e le modalità di integrazione degli stessi nei sistemi di automazione degli edifici, per arrivare ad un sistema di supporto decisionale completo in caso di emergenza. La metodologia sarà sviluppata per edifici (i) situati in aree a diversa pericolosità sismica, (ii) caratterizzati da diverse tipologie di strutture, (iii) con uso residenziale o industriale e (iv) con attività pubbliche o private. L'importante effetto sul mercato dei sistemi di automazione e delle tecnologie dellìinformazione e della comunicazione (ICT) e l'impatto sociale per la sicurezza delle persone e la resilienza delle città definiscono un ampio portafoglio di stakeholder per il progetto. Responsabile scientifico: Prof. Ing. Antonio Bilotta.
- MECHAVERSE: MEchanics vs Cell competition, Hyperelasticity and Adaptation in Vascular Evoluionary Repair and Smart Endoprostheses - Il progetto mira a sviluppare modelli multiscala e multifisici per descrivere i processi di rimodellamento nei tessuti vascolari, attraverso l'accoppiamento di fenomeni biomeccanici non lineari e dinamiche evolutive delle specie biologiche, che integra le informazioni provenienti dalla biologia dei sistemi cellulari alla microscala con crescita e rimodellamento macroscopici. La ricerca prevede l'implementazione di modelli analitici e numerici supportati da evidenze sperimentali attraverso prove in laboratorio. Motivata dall'impatto sociale delle malattie cardiovascolari, il Progetto punta ad approfondire la meccano-biologia connessa allo sviluppo dei tessuti vascolari e al ripristino delle loro strutture e funzioni, riproducendo in silico condizioni patologiche ed interazioni con biomateriali e sistemi protesici. Responsabile scientifico: Dott. Angelo Rosario Carotenuto.
- MEDUSA: unveiling jellyfish bioMEchanics for the design of DUrable Soft Aquanauts - Il progetto si pone come obiettivo lo studio del comportamento biomeccanico delle meduse, animali marini che presentano caratteristiche uniche in termini sia di efficienza dei meccanismi di propulsione e locomozione che di capacità di auto-riparazione delle ferite. Approcci teorici e numerici avanzati, supportati da analisi sperimentali da effettuare in laboratorio, saranno utilizzati per implementare modelli multifisici in grado di spiegare e simulare tali aspetti e di fornire nuovi criteri di progettazione e ottimizzazione di soft-robots bioispirati da poter impiegare per il monitoraggio e l'esplorazione degli oceani, necessari per la protezione dell'ecosistema marino. Responsabile scientifico: Dott. Stefania Palumbo.
- MiRA: Multi-Risk analysis of the vulnerability of Archaeological sites - Il progetto si pone due obiettivi innovativi: i) definire un protocollo per la valutazione quantitativa dei rischi naturali che affliggono i siti archeologici e per la valutazione della vulnerabilità dei manufatti arheologici, ii) definire tecniche di intervento poco invasive ed idonee a siti archeologici per la mitigazione del rischio di diverse tipologie di manufatti archeologici e nei riguardi delle azioni che nascono nei fronti di scavo. Il progetto sarà sviluppato con riferimento a due casi studio: il Parco Archeologico di Pompei e il Parco Archeologico di Pietrabbondante. / The MiRA project has two innovative goals: i) define a protocol for the quantitative assessment of the natural risks deriving from several geo-hazards afflicting archaeological sites, ii) define the least invasive and best suited geotechnical and structural mitigation techniques to reduce the effects of geo-hazards for various typologies of archaeological artefacts and excavation fronts. The project will be developed with regard to case studies located in two archaeological sites in Southern Italy: (i) Pompeii, a very famous UNESCO World heritage site near Naples, buried under volcanic ashes and pumices during the eruption of Mount Vesuvius in 79 AD; (ii) Pietrabbondante, near Campobasso, one of the few testimonials of Sannite and touristic attractor for the Molise Region. Resposabile scientifico: Prof. Ing. Marco Di Ludovico.
- NanoCo: Nonlocal modelling of nano-coatings - Il progetto mira a sviluppare modelli innovativi, basati su metodologie di meccanica del continuo non locale e di dinamica molecolare, al fine di simulare il comportamento su piccola scala di nano-rivestimenti. Tali materiali sono di grande interesse ingegneristico in quanto possiedono proprietà uniche, tra cui l'elevata conducibilità termica, elettrica e magnetica, l'ottima resistenza all'usura, alla temperatura e alla corrosione. Materiali nanocompositi innovativi saranno modellati da una sovrapposizione di nano-strati, ciascuno dei quali concepito come una nano-piastra, collegati tra loro da un'interfaccia elastica. A tale scopo, metodologie avanzate di meccanica non locale saranno ideate per modellare efficacemente gli effetti di scala. L'obiettivo finale del progetto è quello di sviluppare modelli avanzati di nano-piastre di forma arbitraria per l'analisi di nanocompositi multistrato, al fine di progettare e simulare efficacemente l'effettivo comportamento di nano-rivestimenti. Responsabile scientifico: Prof. Ing. Raffaele Barretta.
- Re_Grid: Reuse-based optimization approach for environmentally efficient steel Grid structures - The main idea behind Re_Grid is to investigate the possibility of including reclaimed components into the optimal design of structures in order to reduce their environmental impact. To this purpose, the project aims at formulating an environmental integrated optimization approach that combines a weight-based optimization, controlled by the mechanical efficiency, and a reuse-based optimization, controlled by the environmental efficiency. Responsabile scientifico: Prof. Ing. Elena Mele.
- RESILIENT: Waste REuse for anti-SeIsmic masonry buiLdIngs with energy-efficiENT behaviour - Il progetto ha l'obiettivo di sviluppare due tipologie di blocchi portanti in muratura realizzati con componenti riutilizzati/riciclati per ridurre i rifiuti destinati all'accumulo in discarica. Esso verrà sviluppato eseguendo dapprima prove sperimentali sui blocchi per valutarne le proprietà fisiche e meccaniche. Il comportamento di tali materiali compositi sarà simulato mediante accurati modelli numerici basati sui risultati sperimentali. L'analisi numerica servirà come punto di partenza per le prove sperimentali da effettuarsi su campioni di muratura costituiti dai blocchi proposti e da blocchi tradizionali a fini comparativi. Inoltre verranno eseguite analisi numeriche per valutare il comportamento sismico, le prestazioni energetiche e la valutazione del ciclo di vita delle pareti in muratura implementate. Infine, è prevista l'installazione in loco delle pareti in muratura studiate insieme ad un'analisi degli step necessari alla marcatura CE dei blocchi oggetto della ricerca. Responsabile scientifico: Prof. Ing. Antonio Formisano.
- ROCK-RESILIENCE: ROCKing-based strategies for RESILIENCE of reinforced concrete structures: conception, structural design, nonstructural components, efficiency and sustainability. Il progetto è finalizzato a sviluppare nuova conoscenza e tecnologie innovative al fine di migliorare la resilienza delle strutture in cemento armato. In particolare, il progetto si focalizzerà sull'implementazione del comportamento rigido oscillatorio (rocking) nelle strutture, inteso come strategia di miglioramento delle prestazioni sismiche. Si esamineranno casi studio di strutture rappresentative, tra cui edifici industriali e residenziali e viadotti. Saranno condotte analisi strutturali e sismiche attraverso avanzati metodi di modellazione e analisi numerica. I risultati saranno interpretati mediante valutazioni quantitative di tipo statistico, in linea con l'approccio Perforamance-Based-Earthquake-Engineering (PBEE). Sarà sviluppata una metodologia multi-livello per valutare la resilienza sismica, combinando capacità e prestazioni sismiche, diversi livelli di prestazione e stati limite, integrazione esplicita di misure di riparabilità, efficienza e sostenibilità. Infine, saranno sviluppati dispositivi/tecnologie innovativi e raccomandazione tecniche che migliorino la resilienza delle strutture in cemento armato. Responsabile scientifico: Prof. Ing. Gennaro Magliulo.
- SaFeBIMAs: Estimation of the combined Seismic-Fire risk and optimization of interventions for Buildings and Infrastructures in the context of Metropolitan Areas - La salvaguardia delle strutture e delle infrastrutture esistenti, esposte a diversi tipi di rischio, è il principale asse delle attuali politiche territoriali di sviluppo sostenibile, secondo gli obiettivi nazionali dell'Agenda 2030 e del programma PNRR. La stima del rischio combinato sisma-incendio e l'ottimizzazione degli interventi per le strutture e le infrastrutture è un tema critico di grande attualità. La valutazione della sicurezza sismica delle strutture/infrastrutture esistenti è comunemente effettuata considerando solo l'azione sismica, generalmente applicata ad un modello analitico, trascurando lo stato tensio-deformativo indotto da fenomeni precedenti o senza considerare l'effetto a cascata legato a diversi hazard, come un incendio indotto dal terremoto. Il progetto prevede la derivazione di curve di fragilità combinate che considerino con effetto cascading gli effetti del sisma e dell'incendio, sia in fase di verifica di costruzioni esistenti che per la progettazione di nuove costruzioni. Responsabile scientifico: Prof. Ing. Emidio Nigro.
- Smart Under-Ground Infra-Structures for Secure Communities and Post-Disaster Emergency Response: Eco-Friendly Seismic Protection Solutions - The project is focused on the vibration protection of smart infrastructures (e.g., pipes, sensors) installed in not-seismically isolated service tunnels. In particular, in accordance with the current sustainability strategies, the main goal is to foster the adoption of eco-friendly hysteretic devices, such as recycled-rubber bearings, wire rope isolators, as well as sand and granular dampers, for the seismic protection of both displacement and acceleration sensitive infrastructure components. Responsabile scientifico: Dott. Ing. Nicolò Vaiana.
- TARGETS: sTructurAl and eneRGy rEnovation for susTainable buildingS - Il progetto intende sviluppare soluzioni innovative e sostenibili per migliorare l'efficienza energetica e la sicurezza strutturale delpatrimonio edilizio esistenze. A tal fine saranno considerati materiali compositi a matrice cementizia basati su materiali di scarto che si sono dimostrati promettenti sia dal punto di vista meccanico che termico e che permettono di ridurre le emissioni ambientali rispetto a soluzioni classiche di rinforzo. Saranno condotte prove di caratterizzazione meccanica, durabilità agli agenti atmosferici, prove meccaniche e termiche a livello di elementi strutturali al fine di individuare il sistema più promettente. Infine saranno condotte prove sperimentali su telai in cemento armato tamponati in scala reale al fine di validarne l'applicazione su subassemblaggi tipici di edifici esistenti. Responsabile scientifico: Prof. Ing. Andrea Prota.
- VIBRA: Vibrations Induced on Buildings by natural and anthropic sources for the definition of Reduction And mitigation strategies - During their life structures and infrastructures may be affected by several types of vibrations, both anthropogenic and natural, which in the long run can induce the onset or the progress of significant cumulative damage conditions on the structural and non-structural elements or even generate conditions of discomfort for users. Generally, vibrations can be triggered by different origin phenomena that might be temporary (i.e., human provoked actions) or long-term (i.e., machines), continuous or cyclic-nature loading conditions (i.e., traffic loads), random (as the wind) or shocking (e.g., explosions or earthquakes). The natural vibrations most considered in design practice for structures are those induced by earthquakes or wind, while for those generated by anthropic origin nowadays, standards, codes and the scientific literature do not provide exhaustive reference which makes it difficult to estimate their effects on structures. However, in order to correctly evaluate the effects, even combined, of the various types of vibrations on structures and therefore to be able to define adequate strategies for vibrations mitigation or control, the characteristics of these vibrations have to be well investigated. Main objectives VIBRA aims to provide an improvement of the current level of knowledge on the different types of vibrations that can affect structures, especially those of anthropogenic origin, and on the evaluation of their effects in terms of damage on structural or non-structural elements/components or discomfort for users. These results can be obtained by developing an investigation methodology taking into account both the source (action) and induced (response) signals on structures chosen as a case studies and that allows to construct design spectra and fragility curves to characterize the effects caused on humans and reliability of non-structural components. The data analyses (i.e., Peaks and spectral analyses, Interferometric analyses, Time-Frequency analyses, etc.) will be adopted as a starting point for the uncertainty evaluation. The Response analyses of structural and non-structural components will be also obtained by calibrated representative numerical models in order to set a numerical domain to generalize the building setup and to achieve the randomization of the structural response. Finally, based on the results obtained, an optimal strategy to mitigate the vibrations impact on structures, inhabitants, furniture and other equipment of multi-source induced vibrations can be developed. Specific objectives: (i) To increase knowledge on the different types of vibrations that can affect structures; (ii) To evaluate the effects of vibrations in terms of damage for structural or non-structural elements or discomfort for users; (iii) To define optimal control strategies to reduce the effect of vibrations. Responsabile scientifico: Prof. Ing. Ottavia Corbi.
Altri progetti
- RELUIS-DPC 2022-2024 - Accordo tra il Dipartimento della Protezione Civile della Presidenza del Consiglio dei Ministri e il Consorzio ReLUIS, per lo sviluppo di attività connesse ai programmi di prevenzione sismica. Attività di sviluppo della conoscenza, anche in collaborazione con altri Centri di Competenza, ovvero coordinando altri soggetti tecnico-scientifici per la definizione, organizzazione e sviluppo di programmi di studio e ricerca integrati a livello nazionale, con il coinvolgimento di Università, enti di ricerca e privati, nel settore dell'ingegneria sismica. Sviluppo di documenti prenormativi relativi a tipi strutturali non ancora considerati nelle norme. Assistenza alla redazione di norme tecniche. Collaborazione alle attività di formazione, comunicazione e divulgazione sui temi della vulnerabilità, esposizione e rischio sismico. Al progetto partecipano 262 unità di ricerca.
- STAR PLUS 2020 - RESIST: RobustnEss aSsessment and retrofItting of bridgeS to prevenT progressive collapse under multiple hazards. Il progetto RESIST è focalizzato sulla valutazione della robustezza strutturale dei ponti esistenti e sulle strategie di consolidamento per la mitigazione del rischio di collasso progressivo, considerando molteplici eventi potenzialmente dannosi. Scopo del progetto è valutare e assicurare il raggiungimento di obiettivi prestazionali essenziali come la salvaguardia della vita umana e la prevenzione del collasso, tenendo in dovuta considerazione il carattere sistemico della sicurezza e il ruolo chiave della robustezza strutturale nella mitigazione del rischio nei riguardi degli eventi estremi. Partendo dalla definizione di modelli di pericolosità e scenari potenzialmente critici per i ponti esistenti, si intende sviluppare una metodologia di valutazione probabilistica del rischio di collasso progressivo attraverso modelli computazionali efficienti. Successivamente si prevede di individuare soluzioni innovative orientate all'incremento della robustezza attraverso la protezione di elementi chiave, la ridondanza e la segmentazione. Infine, si intende eseguire una validazione sperimentale della metodologia di valutazione della robustezza strutturale dei ponti mediante sperimentazione su componenti e sotto-sistemi strutturali. Coordinatore: Prof. Ing. Fulvio Parisi.