UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI NAPOLI

FEDERICO II

POLO DELLE SCIENZE E DELLE TECNOLOGIE

DIPARTIMENTO DI SCIENZA DELLE COSTRUZIONI

PIANO ANNUALE DELLE RICERCHE 2002

approvato dal Consiglio di Dipartimento nella seduta del 18 settembre 2001

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1. PRESENTAZIONE DELLA STRUTTURA

E' utile ricordare il ruolo che l'ex Istituto di Scienza delle Costruzioni ha svolto nel panorama scientifico nazionale e internazionale e l'incisivo contributo che ha dato, in questo contesto, allo sviluppo e al progresso della disciplina, con riflessi importanti in tutti i settori della Ingegneria e della Architettura Il settore della Scienza delle Costruzioni si è sviluppato nell'Ateneo Napoletano fin dall'istituzione a Napoli della Scuola di Ponti e Strade avvenuta nei primi dell'ottocento, e ha sempre costituito un riferimento fondamentale per la formazione culturale degli ingegneri meridionali. I contributi scientifici della Scuola Napoletana di ingegneria strutturale hanno rappresentato in tutte le epoche sia a livello nazionale che internazionale un riferimento fondamentale e hanno determinato in misura significativa gli avanzamenti della disciplina. Alla Scuola Napoletana appartennero numerosi illustri maestri quali C.L. Ricci, G. Krall, A. Galli , V. Franciosi, e i carissimi colleghi immaturamente scomparsi M. Capurso e M. Romano. La più recente tradizione culturale della Scuola Napoletana di Scienza delle Costruzioni ha tratto grande lustro dalla attività scientifica di Adriano Galli e di Vincenzo Franciosi; in particolare quest'ultimo, ha guidato la crescita e l'evoluzione di questo settore disciplinare per oltre un trentennio, costituendo alto punto di riferimento per diverse generazioni di studiosi e per tutti i componenti del Dipartimento di Scienza delle Costruzioni. Il Dipartimento di Scienza delle Costruzioni istituito con D.R. 18162 del 23.12.91 raccoglie e coordina l'attività di ricerca della quasi totalità dei docenti che operano a livello scientifico nel settore disciplinare omonimo all'interno dell'Università "Federico II". Il Dipartimento fornisce inoltre la docenza dei Corsi di Scienza delle Costruzioni, che è materia fondamentale per vari Corsi di Laurea e di Diploma, e delle discipline affini e coopera con le sue strutture alla organizzazione e al coordinamento della didattica delle Facoltà di Architettura e Ingegneria. Su di esso ricade la responsabilità dell'insegnamento della Scienza delle Costruzioni per oltre 2000 nuovi studenti all'anno, suddivisi tra i corsi di laurea, di laurea specialistica e di diploma in Ingegneria Civile in Architettura e in Ingegneria Industriale. Il settore della Scienza delle Costruzioni raccoglie discipline trasversali che, per i percorsi di Laurea di Laurea Specialistica e di Diploma, costituiscono un fondamentale snodo formativo fra la formazione fisico-matematica di base e le diverse applicazioni strutturali. I contenuti della Scienza delle Costruzioni permettono allo studente di affrontare le applicazioni legate ai diversi ambiti professionali.

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Per la sua storia culturale e per la posizione centrale nel percorso formativo il settore è particolarmente aperto al rapporto con una molteplicità di altri settori disciplinari Nel seguito si elencano i temi fondamentali di studio e ricerca che hanno costituito e costituiscono l'asse portante di questo settore culturale, e ne definiscono pertanto l'ambito disciplinare.

- Meccanica analitica applicata allo studio dei modelli strutturali: statica, cinematica, metodi matematici applicati allo studio dei solidi.

- Identificazione delle strutture con modelli ad elementi finiti. - Storia ed epistemologia della Scienza delle Costruzioni. - Dinamica delle strutture. - Dinamica lineare e non lineare. - Meccanica dei materiali e modellazione teorica del comportamento dei materiali strutturali:

materiali strutturali tradizionali, materiali non reagenti a trazione, materiali non tradizionali (compositi, materiali viscosi). Materiali eterogenei, porosi, anisotropi.

- Teoria dell'Elasticità a partire dallo sviluppo storico della disciplina fino ai più recenti avanzamenti (deformazioni finite, spostamenti finiti, elasticità non lineare, viscoelasticità).

- Teoria delle Strutture: principi energetici, metodi computazionali per l'analisi e progettazione strutturale, moderni metodi di discretizzazione strutturale al dominio e al contorno.

- Problemi di interazione. Ottimizzazione strutturale. Identificazione e metodi inversi. - Teoria della Plasticità e calcolo a rottura: legami costitutivi, teoremi generali, teoria delle

strutture elastoplastiche, analisi limite, adattamento plastico, sicurezza strutturale. - Stabilità dell'equilibrio delle strutture. - Sperimentazione dei materiali e delle strutture. - Metodologie generali di analisi e calcolo delle grandi strutture. - Meccanica della frattura e del danneggiamento. - Sistemi di controllo in Ingegneria Civile. - Metodi di analisi delle costruzioni murarie. - Metodi inversi dell’analisi strutturale - Analisi probabilistica delle Strutture. - Ingegneria antisismica e gestione del rischio sismico. Rischio vulcanico. - Studio dell'evoluzione storica delle teorie e dei metodi costruttivi: loro interpretazione e

analisi alla luce delle attuali conoscenze di ingegneria strutturale. - Azioni del vento sulle strutture. - Sicurezza strutturale. - Applicazioni alla Biomeccanica e all’Ingegneria Biomedica. - Condotte sottomarine.

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Le tematiche scientifiche sopra elencate ricadono tutte nel Settore Disciplinare ICAR 08- Scienza delle Costruzioni. Il Dipartimento può altresì fornire un importante contributo alla promozione di una istruzione professionale di livello superiore, attivando corsi di perfezionamento di master e di aggiornamento in vari campi, da quelli più strettamente legati alla problematica strutturale, a quelli sul restauro recupero e protezione dei beni monumentali, sul rilevamento e manutenzione ottimale del patrimonio edilizio esistente, contribuendo alla introduzione consapevole dei livelli metodologici più elevati nella pratica professionale, in collaborazione con gli Ordini Professionali. Una menzione specifica va fatta per il settore sperimentale cui l'ex Istituto - ora Dipartimento - di Scienza delle Costruzioni, per tradizione e per suo fine istituzionale, dedica cura particolare attraverso il suo Laboratorio Sperimentale Prove Materiali e Strutture, che è istituzionalmente anche un Laboratorio Ufficiale delle Stato. Esso svolge attualmente due funzioni parallele: la prima connessa alla sua funzione istituzionale di Laboratorio Ufficiale dello Stato consiste nella esecuzione, a domanda, di tutte le prove materiali connesse al controllo della attività edilizia; la seconda dedicata allo sviluppo del supporto sperimentale alla ricerca scientifica. Il progresso tecnologico da un lato e la diffusione di Laboratori Ufficiali privati riconosciuti dall’altro, richiedono il rinnovo e l’ampliamento delle attrezzature nonchè una impostazione dell’attività del Laboratorio sempre più caratterizzata da efficienza aziendale e dotata di capacità moderne e specialistiche Il Dipartimento di Scienza delle Costruzioni fin dalla sua costituzione, nell'ambito delle sue competenze, ha iniziato l’interrelazione con l'esterno sviluppando il suo ruolo di consulenza e di indirizzo in relazione a rilevanti problematiche strutturali poste principalmente da Pubbliche Amministrazioni; negli ultimi anni si è fatta sempre più consistente l’attività del Dipartimento legata all’esecuzione di Convenzioni di Ricerca stipulate con Enti istituzionali in ambito nazionale ed europeo e partecipando attivamente a progetti finalizzati di interesse generale. E infatti già da tempo sono attive linee di ricerca, che si affiancano a quelle tradizionali strettamente relative alle tematiche proprie della disciplina, e che si integrano, o richiedono integrazione, con altre competenze disciplinari. E' pertanto già viva da tempo una sensibilità al confronto su temi di carattere interdisciplinare. E d'altro canto è da tempo che il settore della Scienza delle Costruzioni ha riconosciuto la necessità di dare un indirizzo più ampio a molti dei temi di ricerca che costituiscono tradizionalmente il suo campo di azione. Basta ricordare a tal proposito gli stretti legami da sempre coltivati col mondo delle Scienze Fisiche e Matematiche per quanto riguarda la ricerca nel settore più strettamente affine alla Meccanica, e la contiguità con il settore informatico per tutte le applicazioni connesse allo sviluppo dei metodi di calcolo strutturale; la necessità di prevedere il possibile progresso nel campo delle Costruzioni in conseguenza della innovazione tecnologica nel campo della produzione dei nuovi materiali; la opportunità di penetrare sempre

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più a fondo nel campo delle Scienze della Terra per tutti i riflessi che questa comporta in relazione alla analisi e previsione delle sollecitazioni sismiche, di quelle eoliche e del moto ondoso, e dei loro effetti sulle Costruzioni; la opportunità di inquadrare la generale tematica della Sicurezza delle Costruzioni in una ottica di complessiva gestione del Rischio in un quadro generale di compatibilità con le esigenze di sviluppo economico e sociale; la spinta al recupero delle originarie tecnologie e dei procedimenti razionali di concezione e progettazione delle costruzioni antiche ed alla loro riconversione in termini attuali per la conservazione e l'adeguamento di gran parte del tessuto edilizio esistente. Su alcune di queste tematiche il Dipartimento svolge già da tempo attività di impulso e promozione interdisciplinare: basti pensare, volendosi limitare al solo ambito cittadino, agli stretti legami intercorrenti con altre Istituzioni universitarie del "Federico II" quali il LUPT (Laboratorio di Urbanistica e Pianificazione Territoriale) con il quale intrattiene stretti rapporti di collaborazione scientifica, il CIRAM (Centro Interdipartimentale di Ricerca Ambientale), il Centro Interdipartimentale URBAN ECO. Il Dipartimento ha contribuito in modo decisivo alla formazione del C.I.Be.C. (Centro Interdipartimentale per l'Ingegneria dei Beni Culturali) che ha fra i suoi componenti, in rappresentanza del Dipartimento, oltre al Prof. D'Agostino che ne è stato il promotore, il prof. Sparacio e l’arch. Giuliana Voiello. Il Dipartimento è altresì sede del Dottorato di Ricerca in Ingegneria delle Costruzioni in associazione con i Dipartimenti di Analisi e Progettazione Strutturale, di Ingegneria Geotecnica e di Ingegneria Edile, attualmente coordinato dal Prof. Giovanni Romano. 2. ATTIVITA'.

2.1 - Progetti di Ricerca. I docenti del Dipartimento di Scienza delle Costruzioni svolgono un'importante ruolo nell'ambito della ricerca coordinata a livello nazionale ed internazionale su tematiche di grande attualità ed interesse nella Ingegneria delle Strutture. In particolare si ricordano i principali programmi di ricerca a tutt'oggi attivati: Progetti di ricerca di interesse nazionale cofinanziati dal M.U.R.S.T. (1999)

- Titolo del Programma nazionale di Ricerca: "Analisi e sperimentazione di strutture realizzate con calcestruzzi speciali. Responsabile Scientifico del programma nazionale di ricerca: Prof. Giovanni Romano Titolo dell'unità di ricerca: "Modellazione ed analisi di strutture in calcestruzzo ad alte prestazioni". Responsabile dell'unità di ricerca: Prof. G. Romano

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Progetti di ricerca di interesse nazionale cofinanziati dal M.U.R.S.T. (2000)

- Titolo del Programma nazionale di Ricerca: "Problemi di identificazione strutturale e

diagnostica aspetti generali ed applicazini" . Responsabile Scientifico del programma nazionale di ricerca Prof. Cesare Davini Titolo della ricerca dell’unità locale: "Identificazione e monitoraggio delle strutture in zona sismica". Responsabile dell'unità di ricerca: Prof. D. Capecchi

- Titolo del Programma nazionale di Ricerca: "Danneggiamento, conservazione e manutenzione di strutture murarie e lignee: diagnosi e modellazione con riferimento alle tipologie costruttive ed edilizie". Responsabile Scientifico del programma nazionale di ricerca Prof. Luigia Binda Titolo della ricerca dell’unità locale: "L'edificio in muratura di tufo giallo: diagnostica e modellazione con particolare riferimento agli elementi costruttivi più significativi". Responsabile dell'unità di ricerca: Prof. S. D'Agostino - Titolo del Programma nazionale di Ricerca: "Rinforzo strutturale del costruito con materiali compositi. Individuazione di linee guida progettuali per l'affidabilità e la durabilità Responsabile Scientifico del programma nazionale di ricerca Prof. L. Ascione Il Prof. L. Rosati collabora con l'unità di ricerca di cui è responsabile il Prof. A. Tralli dell'Università di Ferrara

Progetti di ricerca C.N.R. (1999) - Progetto del Comitato Nazionale per le Scienze di Ingegneria ed Architettura.

"Strutture intelligenti per l'Ingegneria Civile" - Coordinatore Nazionale Prof. Alessandro Baratta Titolo dell'unità di ricerca locale: "Sistemi di controllo strutturale per l'Ingegneria Civile" Responsabile Prof. A. Baratta

- Progetto del Comitato Nazionale per le Ricerche Tecnologiche e l'Innovazione: "I materiali compositi nelle opere civili" - Coordinatore Nazionale Prof. Domenico Bruno. Titolo della ricerca dell’unità locale: "Modellazione ed analisi agli elementi finiti di piastre e gusci in laminato composito”. Responsabile dell’unità locale: prof. G. Romano.

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Progetti di Ricerca - Regione Campania - POP 99 Azione 5.4.3. "Ottimizzazione del disegno di protesi ossee compatibili" • Progetto gestito dal Dipartimento di Scienza delle Costruzioni con la collaborazione del

Dipartimento di Chirurgia Ortopedica dell'Università degli Studi di Napoli Federico II, e dell’Unità di Ricerca della The City College di New York diretta dal Prof.Stephen C.Cowin, Distinguished Professor del N.Y. Center for Biomedical Engineering.

Responsabile Scientifico: Prof. L. Nunziante

Convenzioni − Convenzione di Ricerca stipulata dal Dipartimento di Scienza delle Costruzioni

dell’Università di Napoli Federico II con la Regione Campania dal titolo “Ottimizzazione di protesi ossee compatibili”. POP Azione 5.4.3. Innovazione Tecnologica dell’Impresa.Annualità 99.Delibera di G.R. n.8754 del 30.12.1999.(800 milioni)

Responsabile Scientifico prof. Luciano Nunziante − Convenzione stipulata dal Dipartimento di Scienza delle Costruzioni dell’Università di

Napoli Federico II con la Provincia di Napoli per il “Controllo dei dissesti strutturali dell’IPSIA A. Casanova” (1999).(280 milioni).

Responsabile scientifico prof. Luciano Nunziante − Convenzione stipulata dal Dipartimento di Scienza delle Costruzioni dell’Università di

Napoli Federico II con la Provincia di Napoli per “Controllo e verifica degli Edifici degli Istituti G.Caselli, P.Colosimo, G.B.Vico “.(2000).(250 milioni). Responsabile scientifico prof. Luciano Nunziante

− Convenzione stipulata dal Dipartimento di Scienza delle Costruzioni dell’Università di Napoli Federico II con il Comune di Napoli per “Monitoraggio dei dissesti strutturali del complesso conventuale di S.Domenico Maggiore“.(2001).(240 milioni). Responsabile scientifico prof. Luciano Nunziante.

− Convenzione stipulata dal Dipartimento di Scienza delle Costruzioni dell’Università di Napoli Federico II con la Provincia di Napoli per “Convenzione per lo studio sulle cause dei dissesti dell’istituto d’arte Filippo Falizzi e sulle strategie dell’intervento di consolidamento “.(2001).(235 milioni).

Responsabile scientifico prof. Luciano Nunziante

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− Convenzione stipulata dal Dipartimento di Scienza delle Costruzioni dell’Università di Napoli Federico II con la Provincia di Napoli per “Convenzione per il monitoraggiostrutturale dell’ITC Thilgher di Ercolano “.(2001).(42 milioni). Responsabile scientifico prof. Luciano Nunziante

2.2 - Progetti di ricerca relativi all'anno in corso, per i quali non si conosce ancora l'esito del finanziamento.

- Titolo del Programma nazionale di Ricerca: "Dispositivi e materiali innovativi per

l’ingegneria civile” Responsabile Scientifico del programma nazionale di ricerca Prof. Fabrizio Davì Titolo dell'unità di ricerca: "Applicazione di tecniche di controllo attivo e ibrido alle strutture dell’ingegneria civile”. Responsabile dell'unità di ricerca: Prof. A. Baratta

- Titolo del Programma nazionale di Ricerca: "Storia della fisica e dell’astronomia in Italia nell’ottocento e nel novecento: fonti, temi e contesto internazionale". Responsabile Scientifico del programma nazionale di ricerca Prof. Pasquale Tucci Titolo dell'unità di ricerca: "Storia della meccanica, termodinamica e chimica nell’ottocento; storia della relatività ristretta e della meccanica quantistica nel novecento”. Responsabile dell'unità di ricerca: Prof. D. Capecchi

- Titolo del Programma nazionale di Ricerca: "Calcestruzzi ad alte prestazioni: metodologie di calcolo e di progetto ed aspetti normativi" . Responsabile Scientifico del programma nazionale di ricerca Prof. Giovanni Romano. Titolo dell'unità di ricerca: "Calcestruzzi ad alte prestazioni: modellazione meccanica e progettazione strutturale". Responsabile dell'unità di ricerca: Prof. G. Romano

- Progetti di Ricerca - Regione Campania - L.R. 41 annualità 1999: - "Innovazione tecnologica e sicurezza strutturale delle costruzioni murarie e monumentali" Responsabile scientifico: Prof. A. Baratta - "Sicurezza, vulnerabilità e restauro degli archi in muratura. Nuovi materiali e nuove tecnologie" Responsabile scientifico: Prof. P. Belli - "Ottimizzazione dei sistemi di ancoraggio e fissaggio metallico nel calcestruzzo"

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Responsabile scientifico: Ing. G. Frunzio 2.3 - Spazi. Gli spazi adibiti alla Ricerca del Dipartimento sono costituiti da una parte del decimo piano della torre di Piazzale Tecchio, cui si aggiunge la palazzina del complesso di Via Claudio sede anche del Laboratorio Ufficiale Prove Materiali, oltre ad alcuni locali al piano attico dello "Spirito Santo" Via Forno Vecchio n. 36, posti a disposizione dalla Facoltà di Architettura. 2.4 - Laboratorio sperimentale Prove Materiali e Strutture. Il Laboratorio sperimentale per prove su materiali e su strutture, del Dipartimento di Scienza delle Costruzioni dell'Università di Napoli Federico II, costituisce uno strumento di fondamentale importanza nella vita scientifica del settore culturale. L'attività di ricerca nel settore disciplinare richiede, infatti, l'indispensabile sviluppo di due aspetti complementari: quello della formulazione di modelli teorici e della loro analisi, da un lato, e dell'individuazione del comportamento dei materiali e delle strutture attraverso la realizzazione di appropriati progetti di ricerca sperimentale, dall'altro. A tali aspetti connessi con lo studio e la ricerca, si aggiunge l'insostituibile ruolo che il Laboratorio sperimentale svolge a supporto delle attività didattiche. Altrettanto importante è la funzione svolta dal Laboratorio Ufficiale Prove su Materiali e Strutture, nella duplice attività di servizio, per quanto attiene la certificazione di qualità dei materiali e le prove su strutture, e di risposta alle esigenze di una qualificata interazione con le attività del territorio nel settore dell'ingegneria delle costruzioni. Per il Laboratorio Prove è in corso attualmente una riorganizzazione mirata al riconoscimento della struttura in ambito C.E.E., secondo le modalità contenute nella Norma Europea C.E.E. 45001, e di concerto con le disposizioni dell'Ufficio Tecnico Centrale del Ministero dei Lavori Pubblici. A tal fine sono state di recente acquistate nuove e più moderne macchine di prova, e sono state ammodernate quelle esistenti al fine di ottenere procedure automatizzate. Al fine di svolgere un'attività scientifica e una attività didattica di qualità nell'ambito degli insegnamenti facenti capo al Dipartimento di Scienza delle Costruzioni, si è di recente dato grande impulso alle visite guidate al Laboratorio aventi lo scopo di mostrare agli studenti i riscontri fenomenologici sia degli aspetti costitutivi principali dei materiali strutturali (risposta elastica, linearità, snervamento, plasticità, frattura, deformazioni residue, risposta ciclica, fatica, stabilità e instabilità del materiale...) sia della risposta di elementi strutturali (flessione e taglio delle aste, torsione, stabilità dell'equilibrio, risposta di modelli di strutture piane e spaziali). Tramite tale sperimentazione volta sia alla ricerca che alla didattica, possono trovare esemplificazione e concretezza molti dei concetti trattati dalle discipline interessate.

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2.5 - Laboratorio numerico. E' altresì fondamentale che i modelli matematici che si formulano in teoria vengano implementati tramite apposite sperimentazioni di laboratorio numerico, volte a fornire il necessario conforto numerico. Gran parte delle attrezzature, sia di prova sperimentale, sia a servizio del laboratorio numerico, hanno una importante valenza scientifica e il loro completamento permetterà di sviluppare vieppiù le attività già avviate. 2.6 - Personale Attualmente sono in servizio presso il Dipartimento di Scienza delle Costruzioni dell'Università di Napoli le seguenti unità di personale che collaborano, con diverse competenze, alle attività di Ricerca del Dipartimento: Funzionario amministrativo n. 1 Collaboratore bibliotecario n. 1 Collaboratore contabile n. 1 Collaboratore tecnico n. 1 Assistente amministrativo n. 1 Assistente tecnico n. 4 Operatore amministrativo n. 1 Operatore Elaborazione dati n. 1 Agente amministrativo n. 1 (distaccato al C.I.Be.C.) 2.7 - Situazione finanziaria La disponibilità finanziaria del Dipartimento di Scienza delle Costruzioni nel biennio 1999/2000, come risulta dai bilanci consuntivi, è così riassunta: 1999 2000 Dotazione ordinaria 90.300.000 55.750.678 Contributo Ateneo per diplomi 5.000.000 11.000.000 Contributo per corsi dottorato 11.000.000 38.500.000 I finanziamenti per ricerca complessivamente ottenuti dal Dipartimento nel biennio 1999/2000, come risultano dai bilanci consuntivi, si articolano come segue: 1999 2000

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Finanziamenti MURST 165.500.000 70.000.000 Finanziamenti Ateneo 3.095.583 11.000.000 Finanziamenti C.N.R. 15.000.000 20.000.000 Fondo di ricerca Dipartimentale 45.800.000 28.100.000 Finanziamenti per grandi attrezzature 0 30.000.000 Convenzioni 0 175.000.000 3. - PROGETTI DI RICERCA DEL DIPARTIMENTO PER IL 2001. - Temi di ricerca del Prof. A. Baratta “Sistemi di Controllo Strutturale per Opere di Ingegneria Civile”

La presente linea di ricerca è rivolto ad indagare gli algoritmi di controllo attivo e/o semiattivo ottimali per le strutture tipiche della ingegneria civile (es. strutture intelaiate, strutture ad arco, etc.) sottoposte ad eccitazione dinamica non prevedibile nei dettagli, quali terremoti o forti raffiche di vento. Il criterio di ottimalità viene individuato nella minimizzazione di una norma, opportunamente scelta, della risposta strutturale (ad es. in una struttura intelaiata, il modulo del vettore degli spostamenti di piano), mentre il vincolo viene identificato in una limitazione superiore di una analoga norma della forza di controllo. Lo studio è condotto in una prima fase con riferimento ad un sistema ad un grado di libertà, per il quale si formulerà, e si tenterà di risolvere, il problema nella sua forma più generale impostando il funzionale lagrangiano della funzione obiettivo e dei vincoli, tra cui viene inclusa anche, come è ovvio la equazione del moto controllato. La forza di controllo viene introdotta come una funzione incognita dei parametri istantanei di risposta (spostamento e velocità) e la soluzione del relativo problema variazionale potrà identificare la più idonea, e quindi anche la più economica, legge di controllo.

Tracciata la metodologia di analisi con riferimento al problema ad un grado di libertà, si sono identificate le strategie più idonee per estendere i risultati a sistemi più complessi. I risultati finora conseguiti hanno consentito di sviluppare una metodologia di progettazione dell’algoritmo ottimale che si è dimostrata assai efficiente, utilizzando le tecniche dell’analisi modale in congiunzione con la procedura di ottimizzazione in norma elaborata per sistemi ad un grado di libertà. In altre parole si opera nell’ambito dell’ approccio generalmente noto come IMSC (Independent Modal Space Control), adottando per ogni singolo modo il procedimento di “ottimizzazione in norma”. Tale impostazione ha prodotto risultati che si sono dimostrati anche particolarmente “robusti”, restando il sistema efficiente anche in presenza di svariate imperfezioni e in particolare per quanto riguarda possibili errori o incertezze nella identificazione dei parametri strutturali originari; il che assicura oltre che la robustezza del

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procedimento, anche in qualche modo la sua “durabilità” nel tempo, restando l’algoritmo valido anche a seguito di “invecchiamento” della struttura. Su tale base si affronterà un secondo problema progettuale assai importante sul piano economico e quindi delle prospettive di diffusione della tecnologia del controllo nella Ingegneria Civile, e cioè la disposizione ottimale dei sistemi di rilevamento e attuazione. Il procedimento sommariamente sopra descritto per le strutture a più gradi di libertà ammette una formulazione approssimata semplificata, che occorrerà comunque preventivamente verificare ulteriormente attraverso una più estesa indagine teorico-numerica, il cui risultato è stato denominato dagli autori “algoritmo di controllo pseudo-ottimale”. Identificato il criterio ottimale, sulla base di tale approccio semplificato si tenterà di impostare il più idoneo algoritmo per la soluzione del problema di ottimizzazione correlato. “Applicazione dei Materiali Smart nella Progettazione di Strutture soggette a Carico Dinamico”

Su di un versante parallelo, si stanno studiando le proprietà dei materiali magneto- e/o elettro-reologici, in relazione alla loro possibile implementazione in sistemi di controllo adatti per opere di Ingegneria Civile. Tali applicazioni sono particolarmente stimolanti, in quanto tali materiali possono essere portati da una fase liquida ad uno stato solido rapidamente e con piccolo impegno di energia. Oltre ad essere applicati nella produzione di attuatori, essi offrono una possibilità di governare il comportamento di elementi strutturali a livello costitutivo del materiale. Nella produzione di attuatori, essi sono particolarmente adatti per il “controllo impulsivo”, cioè nel dispiegare forze intense di breve durata.

Si è inoltre investigato il comportamento dinamico di strutture con dissipatori pseudoelastici, realizzati mediante la solidarizzazione di strutture a comportamento elasto-plastico con elementi in lega a memoria di forma. I risultati hanno mostrato che è possibile, dimensionando opportunamente le addizioni in SMA, ottenere una protezione assai efficace della struttura.

In seguito si potrà procedere, sulla base dei risultati di cui sopra, alla progettazione di dispositivi di controllo elementari applicati a strutture campione ed alla relativa sperimentazione numerica onde saggiarne la stabilità e i criteri di verifica, in modo da ottenere esempi di sistemi di controllo quanto più possibile efficienti, e quindi tali da permettere un più facile inserimento nei sistemi strutturali tipici delle costruzioni civili.

La disponibilità di un piccolo tavolo vibrante presso il Laboratorio del Dipartimento, ove fosse possibile corredarlo di tutti gli accessori necessari, potrebbe agevolare la sperimentazione di prototipi in scala ridotta dei sistemi di controllo studiati come ai punti precedenti.

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Attenzione particolare sarà prestata alle prospettive di “miniaturizzazione” dei dispositivi di controllo, entro i limiti in cui tale obiettivo può essere perseguito nell’ambito delle strutture civili.

Si tenterà di investigare anche le prospettive offerte a tale “miniaturizzazione” dalla possibilità di progettare dispositivi di attuazione specializzati, specificamente calibrati in relazione ad un particolare sistema di controllo, nell’intento di pervenire anche alla realizzazione di un prototipo di tale attuatore eventualmente in scala ridotta. “Teoria e Tecnica delle Strutture Murarie e Metodi di Consolidamento Mediante Materiali Compositi” In precedenti lavori, è stata investigata la possibilità di istituire metodi di calcolo per l’ analisi delle strutture murarie adottando la ipotesi di materiale non reagente a trazione, secondo diverse modalità intese a rappresentare le più significative differenze di comportamento del materiale murario in relazione alla sua tessitura. I più recenti risultati hanno consentito di formulare una teoria compiuta, applicabile e operativa su sistemi strutturali mono e bi-dimensionali che si possano considerare rappresentativi del comportamento delle più usuali tipologie strutturali murarie, quali archi, volte cilindriche e pareti murarie sollecitate nel loro piano.

Considerato che il vincolo interno è sostanzialmente concentrato sulle componenti di tensione, il modello numerico più adatto per la soluzione di sistemi bidimensionali nell’ambito del metodo delle forze si rivela quello basato sulla discretizzazione mediante elementi constant stress/constant strain, che consentono una più facile maneggevolezza dei suddetti vincoli. Come è noto, il campo delle tensioni in soluzione corrisponde al punto di minimo della energia complementare sullo insieme dei campi di tensione in equilibrio con i carichi applicati e ammissibili nei confronti del vincolo interno sulle tensioni. In corrispondenza di tale punto ottimale, resta garantita la esistenza di un campo di deformazione fessurativa che, sovrapposto alle deformazioni elastiche produce un campo di deformazione complessiva congruente e quindi compatibile con un campo di spostamenti. naturalmente, ciò richiede che il suddetto insieme non sia vuoto, il che può accertarsi attraverso una semplice applicazione dei procedimenti della Analisi Limite. Al fine della ricerca della soluzione si impostano procedimenti risolutivi basati su tecniche di ottimizzazione che nel caso della applicazione del principio della minima energia complementare risultano particolarmente efficaci: i metodi del tipo search che non richiedono la differenziabilità della funzione obiettivo. Per sistemi del tipo parete muraria, per i quali si è riscontrata maggiore efficacia risolutiva da parte del principio della minima energia potenziale totale, si sono sviluppati procedimenti di calcolo sostanzialmente basati sul metodo dei gradienti coniugati.

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Tale teoria è stata di recente riformulata e applicata per la verifica della efficacia di provvedimenti di consolidamento di archi e pareti murarie mediante la applicazione di strisce in composito, mostrando che il modello proposto è in grado di interpretare assai bene il funzionamento della struttura anche in relazione al rinforzo con materiali di natura diversa e non tradizionali. “Analisi di Sistemi Dinamici sottoposti a Forzante Aleatoria” La presente tematica si inserisce nel più ampio tema della "Meccanica Stocastica Non-lineare", sul quale è anche attivo un gruppo di ricerca dell’AIMETA (Associazione Italiana di Meccanica Teorica e Applicata) che vede coinvolti numerosi studiosi di molte sedi italiane. Nella sede di Napoli si sta attualmente sviluppando la linea di ricerca impegnata alla soluzione approssimata della equazione di Fokker-Planck-Kolmogorov (FPK). Tale procedura rappresenta una variante rispetto alla ormai consolidata tecnica della "chiusura dei momenti", e si fonda sull'assunto che sia possibile "forzare" la soluzione della FPK a riprodurre una densità di probabilità congiunta (JPMF) di spostamento e velocità preassegnata e dipendente dal tempo per il tramite di un certo numero di parametri riconducibili ai momenti di vario ordine della distribuzione prescelta. I primi tentativi, esperiti su sistemi dinamici ad un grado di libertà soggetti a forzante dinamica del tipo shot-noise e affetti da brusche non-linearità nella forza di richiamo (vibro-impact systems), hanno dato risultati in buon accordo con la simulazione tipo MonteCarlo. E' in corso la generalizzazione di questa procedura, che ha consentito di rimuovere la indipendenza dal tempo della JPMF di base. Ciò consente, salvo naturalmente problemi legati all'impegno e ai tempi di calcolo, da un lato di affrontare almeno in linea di principio problemi con non-linearità di ordine indefinito, sistemi non lineari a più gradi di libertà, ecc. e dall'altro migliorare la approssimazione del metodo, migliorando la flessibilità di forma della JPMF fondamentale. “Vulnerabilità e Rischio Sismico delle Costruzioni” Questo tema si inquadra nell’ambito del raggiungimento di uno degli obiettivi della Protezione Civile, e presenta risvolti e prospettive non trascurabili di ricadute sui programmi della comunità nazionale in tema di mitigazione del rischio sismico. Esso si inquadra cioè nella ampia attività della comunità scientifica tesa alla rappresentazione e controllo del rischio sismico su scala nazionale e in particolare allo aggiornamento e rappresentazione automatica delle mappe di vulnerabilità a scala nazionale. Si rammenta a tal proposito che le attuali mappe di vulnerabilità sono basate su distribuzioni tipologiche desunte dai censimenti ISTAT e sull’assunzione incondizionata delle Matrici di Probabilità di Danno (DPM) tarate in occasione del sisma dell’80 in Irpinia.

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Tali mappe, pur rappresentando al momento il miglior risultato ottenibile a scala nazionale sulla base dei dati e delle conoscenze disponibili, si ritiene abbiano ancora ampi margini di raffinamento specialmente nei riguardi di due aspetti fondamentali: a) le DPM utilizzate sono essenzialmente riferite ad un particolare set di tipologie strutturali e costruttive presenti in Irpinia, che evidentemente non possono essere considerate rappresentative dell’intero patrimonio edilizio nazionale; b) la distribuzione tipologica strutturale sul territorio nazionale, attualmente non disponibile, potrebbe non essere sufficientemente rappresentata dai dati ISTAT, sia per la scarsità di informazioni al riguardo insita nel censimento e sia per l’incertezza sull’affidabilità dei dati. La ricerca si propone di definire una metodologia per la distribuzione sul territorio nazionale delle Matrici di Probabilità di Danno e di elaborare una procedura informatizzata per l’aggiornamento dinamico di DPM regionalizzate. A tale scopo si prevede di effettuare uno studio preventivo di “particolarizzazione” delle tipologie strutturali relativamente a vari ambiti comprensoriali omogenee a scala nazionale; tale studio, tra l’altro, avrà anche un’utile ricaduta per la definizione di valutazioni di vulnerabilità in ambiti territoriali ristretti. Per Particolarizzazione Tipologica si intende la combinazione di caratteri strutturali secondo quanto previsto dalla sezione “Tipologia Strutturale” della scheda di I livello GNDT che, per un terremoto di data intensità, producano lo stesso indice di danno. Le procedure di calibrazione delle DPM da sviluppare potranno far riferimento a metodi del tipo Historic Damage Matrices (HDM) basate sulla valutazione del danno storico, o alla procedura tipo ISTAT proposta dal SSN e da altri ricercatori del GNDT o a procedure derivate da analisi sugli indici di vulnerabilità di II livello, etc. Si prevede a tal riguardo l’identificazione di procedure di correlazione tra le varie metodologie, anche attraverso procedimenti di analisi multi-criterio attualmente allo studio nell’ambito di una collaborazione con il Centro Interdipartimentale LUPT del “Federico II°”. - Temi di ricerca del Prof. P. Belli "Studio di edifici alti, sismicamente isolati sollecitati dal vento" La tecnica dell'isolamento sismico è ormai consolidata in Italia ed all'estero. Negli edifici alti il problema della protezione dalle azioni del vento spesso si presenta non perfettamente compatibile con questo tipo di strategia antisismica. E' perciò di notevole interesse studiare l'impatto delle sollecitazioni dinamiche del vento, che nelle costruzioni alte si presenta di forte intensità, in presenza dei dispositivi che la tecnica offre per l'isolamento sismico. Lo studio in corso è prevalentemente teorico, ma verrà studiato in edifici alti, in zona sismica, opportunamente monitorati per il rilevamento delle caratteristiche delle azioni del vento. I risultati

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della ricerca sono stati presentati e discussi nel Convegno internazionale STESSA 2000 che si è tenuto a Montreal (Canadà) nell'agosto 2000. "Le deformazioni differite dei materiali compositi fibro-rinforzati" Recentemente sono a disposizione degli ingegneri una nuova serie di materiali, costituiti essenzialmente da fibre (aramide, carbonio, vetro) inserite in una matrice polimerica, che consentono una validissima alternativa all'acciaio in alcune particolari applicazioni, tra queste specialmente il consolidamento delle costruzioni in muratura. Questi materiali presentano infatti, rispetto ai metalli, maggiore durabilità, non essendo attaccati da agenti chimici o da cause ossidanti, inoltre presentano maggiore facilità di posa in opera e di reversibilità ed infine un modulo di elasticità di valore basso che facilita la collaborazione con le murature. L'unico aspetto negativo è costituito dall'elevato coefficiente di viscosità. Si ritiene perciò interessante, per le applicazioni tecniche, un approfondimento del comportamento di questi materiali nel tempo. Lo studio è di carattere sperimentale e sarà svolto in collaborazione con ditte specializzate nella produzione e nella utilizzazione di questi nuovi materiali. Per questa ricerca si è ottenuto un finanziamento dalla Regione del tipo collegato alle Piccole e Medie Imprese. La ricerca è stata completata e sarà oggetto di una prossima pubblicazione. - Temi di Ricerca del l'Ing. M. Brigante "Strumentazioni e metodologie per indagini non distruttive sulle strutture". L'esigenza sempre crescente di dover testare le capacità portanti di strutture esistenti e valutare, a posteriori, le caratteristiche meccaniche dei materiali ha suggerito di sviluppare una ricerca metodica e a tappeto per conoscere quali sono le strumentazioni esistenti adoperabili per indagini non distruttive. La descrizione delle tecniche per le prove, il grado di affidabilità, i parametri da esse desumibili e le comparazioni ragguagliate con sistemi alternativi e con metodi statistici sono i principali obiettivi della ricerca. "Tecniche di alterazione del regime statico". La ricerca parte da precedenti studi finalizzati ad illustrare metodi non distruttivi per il miglioramento dei coefficienti di sicurezza locali e globali utili per aiutare gli interventi di adeguamento e miglioramento di strutture esistenti.

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Il presupposto della conoscenza approfondita del modello strutturale e dei vincoli esterni ed interni, oltre che delle proprietà statiche e cinematiche, si presta per lo studio di tecniche finalizzate alla creazione del cinematismo minimo necessario per l'attuazione delle tecniche di demolizione. - Temi di Ricerca del Prof. D. Capecchi "Risposta stazionaria di oscillatori isteretici a due gradi di libertà". Oggetto della ricerca è lo studio della risposta asintotica di sistemi isteretici a più gradi di libertà soggetti a eccitazione sinusoidale. Particolare attenzione è dedicata ai fenomeni di risonanza interna e all'evidenziazione di possibili biforcazioni dalla risposta di periodo pari a quello della forzante. Il modello costitutivo isteretico è quello di Masing accoppiato con un opportuno legame non lineare, già studiato in altre occasioni. La ricerca è svolta in collaborazione con l'Università di Roma "La Sapienza". "Compatibilità termodinamica dei sistemi isteretici" Si ricercano le condizioni che devono essere soddisfatte per il rispetto degli assiomi della termodinamica per i legami isteretici di sistemi zero dimensionali (sistemi omogenei). Si studia il legame costitutivo nel caso più generale di temperatura (o entropia) e spostamento variabili, imposti o determinati dalla natura dell'oggetto da studiare. La ricerca è effettuata in collaborazione con l'Università di Roma III. "Ricerca storico-epistemologica sul concetto di Forza. Il concetto di forza ha una importanza rilevante nella Scienza delle Costruzioni. Con questa ricerca se ne vogliono studiare le origini partendo dall'antichità della Grecia classica sino a Lagrange e agli sviluppi nella Meccanica del Continuo. Particolare rilevanza verrà data agli aspetti epistemologici. "Identificazione delle strutture con modelli a E.F." Si esaminano le metodologie e le applicazioni dell'identificazione strutturale con l'uso di modelli ad elementi finiti e dati sperimentali costituiti sia da grandezze modali che da spostamenti dovuti a carichi statici. - Temi di ricerca del Prof. S. D'Agostino "Linee metodologiche per l'identificazione, la progettazione e la realizzazione di tecniche tradizionali per la conservazione di edifici storici a struttura muraria". Il gruppo si occupa da più di un decennio di conservazione strutturale del patrimonio costruito storico, sia con riferimento alla vulnerabilità, sia alle metodologie costruttive, sia infine alle proprietà strutturali dei materiali e tecniche tradizionali.

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Con riferimento alla vulnerabilità si intende dimostrare la stretta dipendenza della vulnerabilità naturale dall'impatto antropico per il costruito storico, fornendo semplici indicatori di vulnerabilità capaci di mostrare il "peso specifico", di ciascuno di essi nella valutazione della vulnerabilità globale. Dall'analisi dell'antica trattatistica, fino ai manuali del primo novecento è possibile trarre numerose ed utili indicazioni riguardanti il dimensionamento degli elementi costruttivi fondamentali quali, muri archi volte. Ritenendo come si è detto il materiale muratura resistente a trazione sarà possibile la loro verifica attraverso modelli di calcolo tradizionali ed il confronto con i risultati ottenuti attraverso modelli di calcolo automatico. In tal modo si potrà dimostrare la validità delle tecniche tradizionali ed il loro possibile reimpiego in operazioni di conservazione strutturale. Infine si tenterà, per qualche caso esemplare, di completare la ricerca con prove sperimentali su modelli in scala adeguata. Obiettivo del programma è l'analisi teorica di metodologie di calcolo e verifiche sperimentali su elementi costruttivi e tecniche tradizionali al fine del loro reimpiego nella conservazione strutturale degli edifici storici in muratura anche per la realizzazione di interventi di miglioramento in zone sismiche. La ricerca intende fornire linee guida per il progettista sotto forma di prenormative.

-Temi di Ricerca dell’arch. Marina Diaco “Principi di limitazione” Nell’ambito dei metodi misti a più campi, una erronea scelta delle funzioni di forma dei campi interpolanti può far scattare un fenomeno di limitazione. In tale circostanza la formulazione variazionale a più campi fornisce la stessa soluzione di una altra formulazione variazionale in un numero ridotto di variabili rendendo l’onere computazionale, derivante dalla scelta di un metodo ad un maggior numero di campi incogniti, del tutto inutile. L’analisi svolta nel contesto dei metodi misti a più campi ha analizzato le condizioni che favoriscono lo scattare di un fenomeno di limitazione, mostrando al contempo come tale fenomeno dipenda dalle variabili di stato adottate.

“Metodo agli elementi finiti di tipo misto” La tematica di ricerca riguarda l’analisi approssimata strutturale di problemi bi-tridimensionali, mediante una formulazione agli elementi finiti. Particolare attenzione è stata rivolta ai metodi misti del tipo “enhanced” a due e tre campi, derivanti dai corrispondenti principi variazionali in elasticità lineare. In particolare per lo sviluppo di elementi quadrangolari di basso ordine i metodi misti di tipo “enhanced” si possono dividere in due gruppi: il gruppo delle deformazioni aggiuntive, ottenuto da un principio variazionale a tre campi del tipo Hu-Washizu ed il gruppo delle tensioni aggiuntive ottenuto da un principio variazionale a due campi del tipo Hellinger-Reissner.

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I principali risultati conseguiti dalla ricerca consistono in una formulazione originale dei metodi enhanced ponendo le condizioni necessarie e sufficienti per la buona posizione del problema discreto e per la convergenza della soluzione approssimata. In particolare la ri- formulazione, variazionalmente consistente, del metodo delle deformazioni aggiuntive risolve il problema noto in letteratura come “recupero delle tensioni”.

- Temi di ricerca dell'ing. F. Guarracino "Analisi non-lineare di strutture in parete sottile, con particolare riferimento a problemi di posa di condotte sottomarine e realizzazione di strutture off-shore” Il suddetto progetto si articola in diverse direzioni, e più specificamente:

• analisi del comportamento limite (collasso per carico proporzionale e/o ciclico) di strutture in parete sottile – analisi dei fenomeni di instabilità in tubazioni soggette a sollecitazioni combinate di sforzo normale e momento flettente in presenza di pressione superficiale – formulazione di modelli teorici in regime elastico ed elasto-plastico – analisi ed interpretazione di dati sperimentali;

• analisi dell’influenza di elevati gradienti termici su gusci sottili ed in particolare su condotte in fase di esercizio – formulazione di modelli di comportamento cinematici e costitutivi – analisi degli stati di deformazione residua;

• analisi della configurazione di condotte sottomarine in fase di varo – formulazione di modelli in regime di non linearità geometrica e costitutiva – determinazione di strategie ottimali di soluzione analitica (metodi perturbativi) e numeriche (integrazione alla Runge-Kutta, metodo degli elementi finiti).

Nell’ambito del progetto sono in corso collaborazioni con il Department of Mechanical Engineering della University of Surrey (UK), il gruppo Mott-MacDonald (UK,USA) e il Department of Engineering Mechanics della University of Texas ad Austin (USA). "Analisi di materiali porosi, con particolare riferimento alla modellazione del comportamento meccanico di ossa trabecolari” Il suddetto progetto si articola in diverse direzioni, e più specificamente:

• analisi teorica e formulazione di legami costitutivi per materiali porosi caratterizzati da un forte gradiente di densità (ossa trabecolari) – tecniche di omogeneizzazione;

• metodi di acquisizione di dati sperimentali attraverso tecniche di diagnostica nucleare e relativo trattamento dei dati – problemi di ricostruzione ed interpolazione;

• analisi e modellazione dell’interazione osso-protesi – problemi di evoluzione del contatto e di adattamento dei tessuti alle sollecitazioni meccaniche.

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Nell’ambito del progetto sono in corso collaborazioni con il Center for Biomechanical Engineering del College University of New York (USA) e della Rutgers University of Princeton (USA). - Temi di ricerca del Prof. F. Marotti de Sciarra "Principi di limitazione". La ricerca svolta ha analizzato le condizioni sotto le quali una formulazione variazionale a più campi fornisce la stessa soluzione di un'altra formulazione variazionale in un numero ridotto di variabili. Viene ricavato l'insieme completo dei principi variazionali, generalizzando quello presente in letteratura e ricavandone di nuovi. L'analisi condotta in questo filone di ricerca ha mostrato che il fenomeno della limitazione non dipende dalle due formulazioni variazionali che collega, ma dipende solo dalla variabile di stato che compare in una formulazione e non nell'altra. L'importanza di una tale analisi è fondamentale per una corretta applicazione dei metodi misti a più campi. Infatti una erronea scelta delle funzioni di forma dei campi interpolati può far scattare un fenomeno di limitazione. Conseguentemente la soluzione del metodo misto a più campi coincide con quella ottenuta considerando un minor numero di campi incogniti; quindi il maggior onere computazionale risulta inutile e la soluzione del metodo misto può essere paragonabile a quella del semplice metodo degli spostamenti. "Metodi agli elementi finiti di tipo misto". I metodi misti basati su principi variazionali a più campi sono largamente adoperati nella letteratura riguardante il MEF per sviluppare elementi di basso ordine, tipicamente quadrangolari con interpolazione lineare degli spostamenti, che mostrano un'elevata accuratezza anche per mesh rade. Inoltre questi metodi non mostrano fenomeni di bloccaggio quando sono impiegati per modellare materiali incompressibili o quasi incompressibile. Per questi motivi tali elementi risultano molto interessanti dal punto di vista del metodo degli elementi finiti trovando ampia applicazione sia in problemi elastici che nel caso di problemi elastoplastici con o senza fenomeni di incrudimento. I metodi misti di tipo "enhanced" per lo sviluppo di elementi quadrangolari di basso ordine si possono dividere in due gruppi: deformazioni aggiuntive e tensioni aggiuntive. Il primo gruppo può essere ottenuto da un principio variazionale a tre campi del tipo di Hu-Washizu mentre il secondo si ottiene dal principio variazionale a due campi di Hellinger-Reissner. La tematica di ricerca ha riguardato in una prima fase, un riesame critico delle condizioni di errore ed unicità (buona posizione) nel problema discreto ottenuto da un metodo misto con deformazioni aggiuntive. Infatti le formulazioni originali di questo metodo sono basate su una condizione di ortogonalità tra tensioni e deformazioni avanzate che rendono i parametri di tensione completamente indeterminati.

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L'analisi del problema discreto mostra che la condizione di ortogonalità proposta in letteratura viola la condizione di buona posizione. Una metodologia consistente è sviluppata nella presente tematica di ricerca e conduce ad un metodo misto con deformazioni avanzate in cui il campo di tensione è univocamente determinato. "Modelli elastoplastici accoppiati con fenomeni di danneggiamento". Il presente tema di ricerca ha conseguito come principale risultato la formulazione di problemi elastoplastici accoppiati con fenomeni di danneggiamento attraverso l'elaborazione di una teoria valida in generale per problemi strutturali governati da relazioni di vincolo esterno e da equazioni costitutive di tipo monotono massimale e multivoco. Alcuni tipi di danneggiamento governati da un parametro scalare sono stati presi in esame con l'obiettivo di ottenere una formulazione sufficientemente generale per poter estendere la trattazione ai modelli costitutivi di danneggiamento più interessanti da un punto di vista ingegneristico tra quelli proposti in letteratura. Infine è stato ricavato un algoritmo risolutivo, che rientra nello schema di predittore elastico correttore plastico con danneggiamento, a partire da un principio variazionale a due campi. Si sono quindi tracciate le linee generali per fornire un inquadramento unitario alla modellazione della plasticità accoppiata al danneggiamento ed una base variazionale per la formulazione di algoritmi solutivi. Inoltre diversi modelli di danneggiamento isotropo o tensioriale sono stati proposti in letteratura in modo del tutto indipendente tra di loro. Nella presente tematica di ricerca si è formulato un modello di danneggiamento più generale dal quale è possibile ricavare come casi particolari la maggior parte dei modelli costitutivi con danneggiamento utilizzati nei codici di calcolo. In tal modo è possibile confrontare tra di loro modelli costitutivi apparentemente diversi per individuarne analogie e differenze. "Danneggiamento di materiali compositi". L'attività scientifica nell'ambito di questo tema di ricerca ha riguardato l'analisi di un nuovo approccio al problema del danneggiamento di piastre fibrorinforzate con materiale composito. Si sono analizzati elementi costituiti da fibre di vetro, di carbonio o aramidiche immerse in una matrice polimerica. Le caratteristiche meccaniche dei materiali compositi sono pari o superiori a quelli degli acciai, non presentano fenomeni di corrosione e sono resistenti agli agenti atmosferici. Nell'ambito della meccanica dei continui danneggiati si è sviluppato un approccio con variabili interne al problema del danneggiamento limitando al minimo l'adozione di procedimenti di micromeccanica.

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Si è quindi pervenuto ad un modello costitutivo di danneggiamento per materiali compositi, basato su un ridotto numero di parametri costitutivi che possono essere determinati con semplici prove di laboratorio. Il modello è stato testato confrontando i risultati numerici con prove sperimentali mostrando una ottima coincidenza con le prove sperimentali. - Temi di ricerca del Prof. L. Nunziante "Identificazione dei difetti in Solidi e Strutture" Meccanica inelastica dei materiali e stati limite strutturali. In anni recenti si è notevolmente sviluppata la teoria dei cosiddetti "metodi inversi", la quale nell'ambito dei solidi e delle strutture, a mezzo di prove sperimentali, mira all'identificazione del reale assetto del solido e cioè alla localizzazione di fratture, vuoti interni, disomogeneità, delaminazioni. I componenti dell’unità di Ricerca negli ultimi tre anni hanno affrontato il problema dell'identificazione dei difetti, quando questi siano interni e quindi non visibili al contorno; in particolare sono stati dimostrati taluni teoremi che mostrano le proprietà dell'energia di deformazione elastica del solido in presenza di difetti, e la pongono in una precisa relazione con l'energia del solido integro. L'obiettivo di questa ricerca è lo sviluppo di una tecnica di identificazione dei difetti presenti nei Solidi Strutturali, quando questi non siano visibili (fratture interne, delaminazioni, distacchi, vuoti, disomogeneità, ecc.) a mezzo di rilevazioni di spostamenti al solo contorno visibile. Verrà utilizzato un funzionale di GAP già sperimentato con successo a mezzo di olografia laser. Sarà sviluppata una procedura di rilevazione degli spostamenti al contorno che mira all’ottimizzazione dell’identificazione, in relazione a letture sviluppate su parti finite del contorno sulle quali è possibile la lettura dei risultati sperimentali. "Ottimizzazione del disegno di protesi ossee compatibili" Questa Ricerca, tipicamente pluridisciplinare, beneficia di competenze assai qualificate e specialistiche a livello internazionale sia sul comportamento meccanico dei materiali innovativi e delle strutture, e sulla loro tecnologia, sia sui temi della medicina e della chirurgia ortopedica sia sulle tecniche più avanzate di impianto di protesi ossee. In particolare collaborano alla presente ricerca le seguenti Unità Operative:

• Unità del Dipartimento di Scienza delle Costruzioni dell’Università di Napoli Federico II • Unità della The City College di New York diretta dal Prof.Stephen C.Cowin, Distinguished

Professor del N.Y. Center for Biomedical Engineering • Unità del Dipartimento di Ingegneria Civile della II Università di Napoli • Unità del Dipartimento di Chirurgia Ortopedica dell’Università di Napoli Federico II diretta

dal Prof.Ezio Maria Corrado

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I componenti del Gruppo di Ricerca hanno maturato una vasta esperienza nell’ambito dei materiali avanzati, nonché sull’analisi tensionale e deformativa sia statica che dinamica delle strutture, sviluppando anche tecniche sperimentali avanzate. I primi risultati di questa Ricerca hanno consentito di ottenere nel 2000 un consistente finanziamento dalla Regione Campania sulla linea POP 99 Azione 5.4.3. In tempi recenti gli avanzamenti della meccanica, della tecnologia e dell’ingegneria dei nuovi materiali, così come le ricerche e le nuove applicazioni in settori di punta della medicina hanno determinato un forte avanzamento delle discipline costituenti la biomeccanica. In particolare, gli studi avanzati sulle ossa, in ortopedia, producono una rapidissima evoluzione dei sistemi diagnostici, di intervento e di concezione delle protesi. Questo è un tipico campo scientifico interdisciplinare, nel quale sono necessarie competenze proprie della medicina, della biologia, della meccanica di solidi e strutture, dei fluidi, dell’ingegneria dei materiali. Le diverse unità di Ricerca intendono continuare, in stretto coordinamento scientifico, la ricerca già avviata su alcune questioni di grande interesse in ortopedia; in particolare si intende riesaminare la modellazione correntemente utilizzata delle proprietà meccaniche del materiale osso introducendovi a titolo pieno le proprietà di inomogeneità, e di anisotropia, nonché quelle derivanti dall’essere l’osso un materiale vivente, soggetto quindi a modificare nel tempo le proprie caratteristiche in dipendenza delle condizioni di lavoro, sia fisiologiche che patologiche. Si intende in particolare rivolgere l’attenzione agli attuali problemi connessi con l’impianto di protesi ossee, di seguito enunciati, indagando sulle condizioni di lavoro meccanico e funzionale variate in presenza di impianto protesico, e sui processi osteolitici derivanti dall’eventuale aggravio delle sollecitazioni indotte. - redistribuzione degli sforzi connessi con l’impianto protesico - problemi connessi con la osteolisi - “fit and fill” ottimale della protesi - problemi di biocompatibilità - osteointegrazione - disegno ottimale dell’impianto protesico - agenti catalizzatori dell'osteointegrazione - personalizzazione della protesi - compatibilità bio-meccanica e funzionale. - verrà altresì svolta un’indagine statistica sull’efficienza dei diversi tipi di impianto protesico d’anca fondata su dati di letteratura. Un primo esempio di approfondimento delle tematiche sopra esposte si riferisce a una delle più importanti “ ossa lunghe”, il “femore” la cui risposta strutturale presenta ancora taluni problemi interpretativi.

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Utilizzando anche risultati sperimentali, verrà completata la definizione del modello strutturale dell’osso che tiene conto delle inomogeneità locali, dell’anisotropia del materiale, della viscosità e della fragilità, tramite matrici evolutive funzioni del tempo e di altri fattori tipici dei materiali viventi. Verrà proseguito il lavoro già comunicato al SIOT 2000 di Torino, che ha dato luogo a una pubblicazione sulla Rivista Italiana di Ortopedia . Una forte inomogeneità ed anisotropia caratterizza non soltanto la zona diafisaria del femore, ma anche e soprattutto quella prossimale metafisaria ed epifisaria che presenta struttura trabecolare, nella quale avviene l’organizzazione della distribuzione delle sollecitazioni, nel passaggio dall’anca alle aree corticali dell’osso. L’analisi statica e dinamica del modello formulato verrà implementata in un codice di calcolo automatico agli Elementi Finiti (FEM) il cui uso semplificato e standardizzato può anche essere personalizzato tramite l’inserimento dei dati geometrici e meccanici del caso di volta in volta analizzato, inserendo anche i dati che descrivono la patologia in atto. b) Il codice di calcolo verrà anche dotato della capacità di analizzare l’interazione dell’osso con protesi standard fornendo indicazioni personalizzate sulle tecniche ottimali di inserimento . c) Particolare interesse riveste l’ottimizzazione degli impianti protesici, sia nella conformazione morfologica che nei rapporti di densità e di interazione con le superfici di contatto, con le quali deve avvenire non soltanto un processo di osteointegrazione possibile nelle dovute condizioni di biocompatibilità, ma anche un processo complementare di integrazione del comportamento strutturale, il più possibile in conformità con l’originario sistema statico. Esiste un’ampia letteratura sull’anisotropia e sulla trasversa isotropia della zona diafisaria, così come si dispone di ampia informazione sui moduli elastici sperimentali. Molto meno trattato è invece il preminente carattere di inomogeneità , che consiste nell’essere notevolmente variabili da punto a punto nell’osso le proprietà locali di deformabilità e resistenza. Tali proprietà dipendono fortemente dalla densità di massa trabecolare che viene descritta interpolando la densità media di volume delle aree epifisarie, nota su base sperimentale. Si perviene così alla definizione della matrice C delle costanti elastiche equivalenti del materiale anisotropo e inomogeneo, tramite la “omogeneizzazione scalare” del tessuto trabecolare, ( celle elementari, o moduli) sulla cui conoscenza è fondato il programma agli E.F. "Analisi di cavità e di opere di sostegno in ambito elastico ed ultraelastico". E' assai sentita oggi la necessità di fornire agli studiosi delle opere di sostegno e di fondazione principi, procedure e metodi per l'analisi strutturale che superino l'orizzonte elastico tradizionale. Inoltre, le opere di sostegno presenti nel territorio napoletano, tuttora vengono analizzate tramite modellazioni che vengono in generale ritenute troppo conservative e non basate sulla effettiva ricchezza delle caratteristiche meccaniche e di resistenza dei tipi di suolo presenti in questo territorio.

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La presente ricerca intende sviluppare analisi sia in ambito elastico, che a rottura dei principali tipi di opere, formulando, ove possibile, proposte innovative di progetto e/o di consolidamento. La Ricerca, in corso da qualche tempo, ha già portato a comunicazioni a Congressi Nazionai e Internazionali dei primi risultati e alla pubblicazione di un lavoro sul numero di Dicembre 2001 del Journal of Geotechnical and Geoenvironmantal Engineering delle prestigiose Edizioni dell’ASCE-American Society for Civil Engineering. "Il rischio da correnti piroclastiche di densità in future eruzioni del Vesuvio ". Questa ricerca iniziata recentemente viene svolta da un gruppo interdisciplinare nel quale sono presenti competenze di Vulcanologia, Archeologia, oltre che di Analisi Strutturale Anelastica e di Metodi Inversi. I Ricercatori che cooperano a questa ricerca appartengono alle seguenti strutture:

• Dipartimento di Scienza delle Costruzioni dell’Università di Napoli FedericoII • Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Napoli FedericoII • Soprintendenza Archeologica di Pompei.

In diverse eruzioni di tipo Pliniano la formazione di “correnti piroclastiche di densità” sinteticamente denominate PDC ha costituito la prima e più importante causa di distruzione e di morte. Anche nell’eruzione dell’AD 79 del Vesuvio, le PDC provocarono in alcuni siti distruzione e morte. Scopo di questa ricerca è quello di partire dall’analisi strutturale inversa di costruzioni abbattute in quell’eruzione in alcuni siti Vesuviani, di recente portate alla luce, per determinare l’energia sviluppata dalle PDC in quei siti e l’ordine di grandezza delle sovrapressioni all’epoca verificatesi. L’analisi limite degli edifici attualmente presenti in queste aree, in presenza di sovrapressioni da PDC di entità quale quella ottenuta tramite l’analisi inversa consentirà di individuare le aree a rischio di PDC in future eruzioni del Vesuvio. - Temi di ricerca del Prof. M. Pasquino "Tecnologie innovative per la salvaguardia degli edifici monumentali". La problematica connessa alla particolare natura, configurazione ed età dei singoli monumenti oltre alle specifiche caratteristiche dei materiali e delle tecnologie utilizzate all'epoca della costruzione è legata anche all'esigenza di conservare le caratteristiche architettoniche e funzionali dei diversi organismi oltre alla necessità di evitare che gli effetti di un evento sismico vengano a compromettere in modo irreversibile i valori artistici archeologici, storici e monumentali degli organismi stessi.

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La modalità secondo cui si intendono perseguire gli obiettivi descritti è articolata secondo le seguenti fasi: - individuazione di un metodo di ricerca sistematico per il raggruppamento degli edifici storici in

funzione delle caratteristiche architettoniche, costruttive, storiche e di destinazione d'uso, al fine anche di delineare i principali tratti delle costruzioni di interesse culturale;

- individuazione sistematica, sugli edifici prescelti, dei seguenti elementi: geometria ed architettura; materiali e magisteri originari; storia delle trasformazioni; storia sismica con l'individuazione dei danni subiti e le eventuali riparazioni; rilievo delle condizioni di degrado;

- studio della concezione statica originaria e delle sue eventuali modifiche; - sperimentazione su modelli numerici, anche in fase dinamica, per un possibile determinazione

del grado di sicurezza e/o di vulnerabilità; - studio di compatibilità delle destinazioni d'uso con riferimento ai diversi livelli di protezione

sismica ed alle caratteristiche storiche, architettoniche ed ambientali. "Condizioni per il contemporaneo slittamento e rotazione di un corpo rigido soggetto a

scuotimento orizzontale". Questa problematica è strettamente connessa alla precedente e riguarda la determinazione delle condizioni per la salvaguardia di tutti quei manufatti che possono essere oggetto di attenzione particolare per eventuali ribaltamenti e quindi distruzione a causa di scuotimenti tellurici. Le modalità secondo cui si intendono perseguire gli obiettivi descritti sono articolate secondo le seguenti fasi: Sollecitazione dinamica (impulso sinusoidale) con direzione fissa dello slittamento relativo e dopo che la forza di attrito cambia la sua direzione. Vengono formulate le condizioni di ribaltamento. Nella seconda fase l'attenzione è rivolta alle condizioni di quando il corpo ritorna nella sua posizione iniziale e quando avviene il ribaltamento finale. Tutti i risultati sono comparati con calcoli numerici e relativa verifica sperimentale. - Temi di ricerca del Prof. Giovanni Romano "Formulazioni variazionali di problemi strutturali con non linearità geometriche e meccaniche". Con riferimento a questo tema di ricerca si è indagata la classe di problemi strutturali caratterizzati da equazioni costitutive con variabili interne e da condizioni di vincolo esterne espresse in termini di sottodifferenziali di funzionali convessi. Le coppie duali di variabili di stato sono, in tal caso, legate da legami multivoci di tipo monotono. Svariati modelli strutturali rientrano nella classe prima considerata. Tra questi si citano i modelli di materiali privi di resistenza a trazione, problemi di contatto unilatero, strutture costituite da funi o membrane, problemi di elasto-

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plasticità o elasto-visco-plasticità, fenomeni di delaminazione in materiali compositi, ecc.. Sia sotto il profilo dell'indagine teorica sulle proprietà generali di tali modelli strutturali che nei riguardi della loro discretizzazione e della formulazione di algoritmi solutivi, risulta fondamentale determinare i principi variazionali equivalenti al problema posto originariamente in termini di operatori differenziali con le relative condizioni al contorno. L'essenziale multivocità delle leggi costitutive e vincolari non consente tuttavia l'impiego delle usuali metodologie di teoria del potenziale cui si fa ricorso nel classico calcolo delle variazioni. Il principale contributo fornito nell'ambito dell'attività di ricerca svolta su tale tematica ha consentito di instaurare una più generale teoria del potenziale applicabile agli operatori monotoni multivoci che governano la classe di problemi strutturali considerata. Tali risultati sono stati quindi applicati per mostrare la conservatività degli operatori che governano i problemi strutturali oggetto di indagine e di ottenere per via diretta l'espressione dei principi variazionali ad essi associati. Questi ultimi consentono di applicare in modo consistente metodologie di discretizzazione, quale quelle basate su interpolazioni con elementi finiti e di fornire criteri di convergenza degli algoritmi solutivi. "Teoria della plasticità con variabili interne". La ricerca svolta è stata dapprima rivolta ad un'analisi comparativa dei vari modelli costitutivi proposti in letteratura per simulare il comportamento costitutivo determinato dalle modifiche irreversibili del materiale a livello di microscala, essenzialmente per effetto di moderate deformazioni plastiche in condizioni isoterme. I risultati maggiormente significativi riguardano un'approfondita analisi delle ipotesi usualmente poste alla base del cosiddetto comportamento associativo in elastoplasticità, inoltre sono stati derivati per via diretta i più generali principi variazionali che governano il comportamento dei problemi strutturali associati ai modelli costitutivi precedentemente richiamati. Si è mostrato quindi che la derivazione di analoghi principi variazionali mediante le usuali tecniche della teoria classica del potenziale conduce a formulare principi di estremo con condizioni di vincolo più restrittive di quelle effettive e quindi a generare algoritmi computazionali poco efficienti. L'attività di ricerca in tale settore è attualmente rivolta ad indagare su modelli di incrudimento alternativi e sulla simulazione dei principali aspetti dei fenomeni di danneggiamento. "Formulazione di elementi finiti di tipo misto". Il tema di ricerca affronta la problematica connessa all'analisi approssimata strutturale di problemi bi-tridimensionali mediante una formulazione agli elementi finiti in grado di fornire risultati soddisfacenti, in termini di spostamenti e di tensioni, anche con reticoli radi.

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L'argomento è di grande attualità ed è tuttora oggetto di una intensa attività di ricerca in campo internazionale. In particolare, sono stati indagati, dal punto di vista dell'impostazione teorica, i metodi a 2 ed a 3 campi derivanti dai corrispondenti principi variazionali in elasticità lineare; ciò al fine di pervenire alle condizioni che assicurino la buona posizione del problema discreto e la convergenza della soluzione approssimata. I principali risultati conseguiti dalla ricerca hanno riguardato una ri-formulazione variazionalmente consistente del metodo "enhanced strain" che risolve il dibattuto problema della valutazione dello stato tensionale. "Modelli elastoplastici accoppiati con fenomeni di danneggiamento". Il presente tema di ricerca ha conseguito come principale risultato la formulazione di problemi elastoplastici accoppiati con fenomeni di danneggiamento attraverso l'elaborazione di una teoria valida in generale per problemi strutturali governati da relazioni di vincolo esterno e da equazioni costitutive di tipo monotono massimale e multivoco. Alcuni tipi di danneggiamento governati da un parametro scalare sono stati presi in esame con l'obiettivo di ottenere una formulazione sufficientemente generale per poter estendere la trattazione ai modelli costitutivi di danneggiamento più interessanti da un punto di vista ingegneristico tra quelli proposti in letteratura. Infine è stato ricavato un algoritmo risolutivo, che rientra nello schema di predittore elastico correttore plastico con danneggiamento, a partire da un principio variazionale a due campi. Si sono quindi tracciate le linee generali per fornire un inquadramento unitario alla modellazione della plasticità accoppiata al danneggiamento ed una base variazionale per la formulazione di algoritmi solutivi. "Modellazione e algoritmi di calcolo in fase anelastica per laminati compositi". L'attività scientifica sviluppata nell'ambito di questo tema di ricerca ha riguardato l'analisi di un approccio metodologico spesso utilizzato da molti ricercatori per lo studio di piastre laminate composite. Esso consiste nello schematizzare il laminato composito come un modello di continuo tridimensionale imponendo opportunamente dei vincoli sul campo di deformazione o di tensione. Quando tali condizioni sono imposte, le relazioni costitutive elastiche devono essere opportunamente modificate per includere anche la presenza di campi di tensione reattivi. In questa fase della ricerca si è effettuato un accurato studio delle condizioni di vincolo sulle deformazioni per un continuo tridimensionale. Si sono proposte due nuove regole (GMR e SMR) che forniscono le condizioni necessarie e sufficienti per ottenere una rappresentazione del sottospazio delle autotensioni nel continuo vincolato. Tale risultato è di fondamentale importanza per le applicazioni nel campo dei materiali compositi. Infatti tale condizione, da un punto di vista meccanico, si traduce nella possibilità di calcolare in maniera univoca il campo di tensioni reattive. La conoscenza delle tensioni reattive ed interlaminari è uno dei risultati principali dell'analisi per un

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materiale laminato composito poiché esse determinano, tra l'altro, l'insorgere dei fenomeni di delaminazione. Le due regole GMR e SMR consentono inoltre di dimostrare che la localizzazione dei vincoli nella forma dichiarata in letteratura non è possibile e che il Principio di Vincolo Globale non fornisce un unico campo di tensioni reattive. Per un problema elastico vincolato si è mostrato che due condizioni GMR e SMR forniscono le condizioni per l'esistenza ed unicità del campo di tensione reattivo. Un altro aspetto interessante della ricerca è la connessione tra la condizione GMR e la così detta condizione di LBB (Ladyszhenskaya-Babuska-Brezzi). Il risultato a cui si è pervenuto è la dimostrazione che quando viene imposto un vincolo cinematico attraverso una condizione di vincolo sul campo delle deformazioni, allora la condizione di LBB è equivalente alla GMR. - Temi di Ricerca del Prof. L. Rosati "Modelli di calcolo di murature placcate con compositi laminati". L'uso di materiali compositi per il ripristino statico di strutture esistenti ha già ottenuto notevole successo nel campo delle strutture in c.a. ed acciaio mentre ancora poco diffuso è il loro impiego in quello delle strutture murarie. Viceversa tale problematica può assumere grande rilevanza nel nostro Paese per l'enorme diffusione delle strutture in muratura ed il loro ineguagliato valore storico, culturale ed economico. Inoltre i materiali compositi consentono interventi strutturali estremamente versatili, rapidi ed economici. Il programma di ricerca è suddiviso in due fasi annuali. Nel primo anno saranno analizzati i modelli meccanici ed i metodi di calcolo più adeguati per la descrizione macroscopica del comportamento separato di strutture murarie e di compositi laminati. Con particolare riferimento a questi ultimi si svilupperanno modelli agli elementi finiti di elementi strutturali in composito laminato mono- e bidimensionali in grado di calcolare accuratamente, ma con ragionevoli oneri computazionali, gli sforzi interlaminari. Tale aspetto è di grande interesse ed attualità poiché gli sforzi interlaminari sono responsabili dell'attivazione e dello sviluppo dei fenomeni di delaminazione, difficili da ispezionare ma cruciali per l'integrità strutturale del composito. Nella seconda fase del programma di ricerca proposto si svilupperanno invece codici di calcolo non lineari per l'analisi di elementi strutturali misti di muratura e compositi laminati. In particolare sarà analizzato il consolidamento statico di archi e volte in muratura. L'obiettivo finale è quello di fornire ai progettisti ed agli operatori specializzati nella salvaguardia del patrimonio monumentale del paese - Ministero dei Beni Culturali, Soprintendenze, Uffici Tecnici di Enti Statali - codici di calcolo di rapido e semplice impiego. Essi dovranno consentire l'analisi degli effetti derivanti dalla applicazione di compositi laminati sullo stato tensionale e sul coefficiente di sicurezza di strutture esistenti in muratura.

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Il sussidio di esempi numerici condotti su strutture reali ed un commento dettagliato dei risultati ottenuti costituirà elemento integrante di una banca dati di regole pratiche di progettazione da cui i professionisti specializzati possano attingere informazioni per condurre con competenza e serenità il loro lavoro. - Temi di Ricerca del Prof. R. Sparacio "Materiali innovativi per il consolidamento statico". Per gli interventi di restauro e di rafforzamento statico degli organismi architettonici, una sola strategia può considerarsi oggi vincente: è certamente quella che, pur applicando le tecniche costruttive tradizionali, conservando i materiali originali, e non turbando funzionalità ed integrità dell'intero sistema, riesca a vivificarne e migliorarne le capacità prestazionali con il ricorso a sistemi applicativi nuovi, che sfruttino quanto un continuo progresso tecnologico offre, giorno dopo giorno. Superare questa apparente contraddizione è possibile, grazie a particolari prodotti dell'industria e delle tecniche nuove di applicazione che tali materiali permettono. Tra questi quelli che aprono prospettive più interessanti, sono i cosiddetti F.R.P. (Fiber Reiforced Plastics). Costituiti essenzialmente da fibre aramide, carbonio, vetro) inserite in matrice polimerica, tali composti rappresentano ormai una valida alternativa ai tradizionali materiali impiegati negli interventi di recupero, soprattutto costituiscono alternativa all'acciaio. Nonostante tali materiali non siano ancora normati e siano in fase di continua sperimentazione nei laboratori delle Università e delle Industrie, le loro caratteristiche fisiche, meccaniche e chimiche lasciano pensare ad u loro rapido e maggiore impiego negli interventi di consolidamento, e ciò per più di un motivo: - perché rispetto all'acciaio essi non presentano quei problemi di corrosione che difficilmente

vengono scongiurati anche in presenza di sigillature di malta; - perché essi, come dimostrato ampiamente in letteratura, sono caratterizzati da ottime proprietà di

resistenza agli agenti esterni aggressivi; - per le loro caratteristiche meccaniche che sono pari, quando non superiori a quelle dell'acciaio. Tali materiali, inoltre, si associano a tecniche di intervento assolutamente non invasive, reversibili e che nulla mutano nelle condizioni estetiche e nelle forme originarie degli elementi oggetto di intervento. Ai fini pratici i compositi a base di aramide vengono realizzati o in bandelle rettangolari di sezione fino ad un massimo di 65 x 1,5 mm oppure in tondi di diametro fino a 8 - 10 mm. Per migliorare le caratteristiche di aderenza nella posa in opera, sia le bandelle che i tondi vengono sabbiati al fine di rendere la superficie rugosa. Si tratta di materiali ad elevate prestazioni che ne permettono un proficuo impiego ai fini di interventi di restauro edilizio e consolidamento strutturale.

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Ad integrazione dei dati presenti in letteratura nel Dipartimento di Scienza delle Costruzioni sono stati condotti dei tests per valutare l'applicabilità e l'efficacia di alcune tecniche di intervento: in particolare sono state eseguite prove sulla interazione di compositi in aramide con il tufo giallo che è la pietra di maggiore diffusione nell'edilizia napoletana. Una prima serie di prove ha riguardato la valutazione dell'efficacia, in termini di incremento della resistenza ai flettenti, della tecnica del placcaggio con bandelle in composito su provini in tufo di dimensioni 1000 x 150 x 100 mm. Le prove di carico sono state condotte in due fasi: nella prima, nella quale era previsto un carico su provini "nudi" (non placcati), ci si è spinti fino ad indurre la rottura per flessione per determinare il valore del momento limite, nella seconda fase, dopo aver placcato i provini fessurati con nastri di composito delle dimensioni 65 x 1.5 mm, si è proceduto ad incrementare il carico oltre il valore di rottura. In altri casi si è fatto agire il carico direttamente su provini già placcati. In tutte le esperienze si è potuto valutare un incremento della resistenza flessionale del provino placcato pari ad anche 10 volte il valore iniziale. In ogni caso la rottura è avvenuta con perdita di aderenza dei nastri dal tufo e non per raggiunto limite di resistenza a trazione nel materiale composito. Altre prove sono state molto utili ai fini della valutazione della migliore tecnica di aderenza delle bandelle al tufo. Si è infatti proceduto con due differenti tecniche di incollaggio; in un caso, preventivamente all'incollaggio vero e proprio, si è trattata la superficie polverulenta del tufo con un consolidante, per impedire sfarinamento e delaminazione della superficie sede di incollaggio; in un altro caso, i nastri sono stati fatti aderire, a mezzo dei due stessi collanti, ma senza preventivo trattamento della pietra. Si è potuto verificare che nel caso di adesione con resine la capacità di aderenza del placcaggio permette di spingersi a livelli di sollecitazione nei nastri superiore, ma che ottimi risultati si sono, comunque, avuti nel caso di utilizzo della malta bicomponente, mentre è risultata controproducente la presenza di un'interfaccia consolidante. Attualmente si sta conducendo un altro interessante test. E' stata realizzata una piccola costruzione in muratura di tufo, con solai in legno, che sarà sottoposta ad azioni di carattere dinamico a mezzo di una vibrodina appositamente progettata e realizzata. Il modello riproduce, in scala 1:2, una cellula bipiano di una tipica costruzione napoletana in tufo. Scopo di questa esperienza è quello di determinare un quadro fessurativo nella muratura, volutamente mal ammorsata, per effetto degli impulsi di carattere dinamico, quindi di procedere ad una tecnica di intervento di fasciatura esterna, a livello degli impalcati, da realizzare con le bandelle in FRP e di tirantatura con tondi, sempre in FRP, per restituire alla piccola costruzione solidarietà tra i pannelli murari e migliorarne le capacità di resistenza agli scuotimenti sismici. La ricerca sperimentale che ci si propone è quella di abbandonare gli elementi in acciaio e di far ricorso agli elementi lineari, tondi e bandelle, di cui si è fatto cenno, con grande vantaggio in termini soprattutto di durabilità. Le fasce, in particolare, si prestano per costruire una sorta di

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armatura tesa se incollate all'intradosso di archi o volte. Un adeguata lunghezza di ancoraggio con collante, consentirà di trasmettere alla fascia sforzi di trazione che la muratura non sarebbe in grado di assorbire, in corrispondenza di sezioni vulnerabili per la comparsa di eccentricità da caduta di spinta, come avviene nella sezione di chiave di archi e volte quando i muri sui quali sono impostati non hanno sufficiente rigidezza. Operazioni di questo tipo sono state già eseguite sulle volte di alcuni edifici storici di Napoli. Si propone la prosecuzione delle esperienze, sia sui materiali, con particolare attenzione alla determinazione dei valori limiti di aderenza dei tondi sigillati con resine alla muratura, sia allo studio di comportamento a carichi dinamici e statici di elementi strutturali rinforzati con tirantature e fasciature in F.R.P.. In particolare si prevede la costruzione di modelli in scala ridotta di archi in muratura per la verifica sperimentale dell'efficacia del contributo fornito dal placcaggio all'intradosso di nastri in FRP e da tirantature in tondo. Si prevede ancora la realizzazione di modelli di cellule tipiche dell'edilizia napoletana in tufo da sottoporre a carichi dinamici simulatori di effetti sismici, per valutare l'efficacia di fasciature, placcaggi e tirantature in composito. - Temi di Ricerca dell'Arch. G. Voiello "Analisi di stati tensionali in lastre murarie". La ricerca è rivolta a mettere a punto criteri di calcolo atti ad individuare tecniche di analisi e di verifica delle strutture murarie nell'intento di esprimere modelli di comportamento che siano in grado di interpretare la risposta degli elementi murari. "Valutazione della idoneità statica delle strutture murarie antiche l'esempio delle cinte campane". Nell'ambito della protezione del patrimonio urbano esistente, un particolare riguardo deve essere indirizzato alle tecniche di intervento, che non devono interferire con le valenze storico-architettoniche e formali del costruito, pur garantendone la riabilitazione strutturale. Per definire una adeguata metodologia di intervento è necessario comprendere il comportamento statico del manufatto murario attraverso l'elaborazione di modelli meccanici di base sufficientemente flessibili in modo da potersi adattare, con opportuni correttivi, ai diversi schemi secondo i quali la muratura si articola. Quindi dopo una prima fase di conoscenza delle murature la ricerca è rivolta alla enunciazione di criteri di calcolo che possano costituire un valido punto di riferimento per la previsione del cimento dei manufatti murari al fine di individuare anche

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una eventuale metodologia d'intervento che realizzi la completa riabilitazione statica nel rispetto integrale della logica costruttiva e dell'intenzione progettuale originale. "Ricerca sperimentale su formelli in muratura come tamponamenti negli edifici in cemento armato". Si intende realizzare una ricerca sperimentale su formelli in muratura. Il pannello è solidale con il telaio che lo circonda ed i materiali sono vincolati ad una base rigida. Considerando la muratura come materiale elastico lineare non reagente a trazione ed il telaio di contorno elastico, capace di sopportare tensioni di ogni segno, si intende analizzare il comportamento, dell'insieme muratura-telaio in presenza di carichi verticali e/o anche di azioni orizzontali. 4. RICHIESTA DI FINANZIAMENTO. Anche se i programmi di ricerca nei quali è coinvolto il Dipartimento di Scienza delle Costruzioni presentano finanziamenti che ne consentono l'alimentazione e la sussistenza, le attrezzature e le macchine di prova attualmente presenti nel Dipartimento richiedono ancora un forte sforzo finanziario di riqualificazione e di potenziamento. A tal proposito è stato già ottenuto un finanziamento sul fondo Grandi Attrezzature per l'acquisto di un Sistema di vibrazione orizzontale e tuttavia permangono le seguenti esigenze preminenti: Attrezzature: - Spese per la riqualificazione e il completamento delle attrezzature del Laboratorio Sperimentale: 1) Accelerometro - multiscan £ 35.000.000 2) Sistema di celle di carico per la misura e la verifica delle forze applicate £ 51.000.000 3) Sistema per indagini ultrasoniche di precisione £ 20.000.000 4) Sistema per il rilevamento stati tensionali murature £ 36.000.000 5) Sistema di rilevamento elettrico delle armature £ 8.000.000 6) Sistema per rilevazioni fotoelastiche £ 42.000.000 Manutenzione straordinaria macchine: 1) Per macchina di trazione da 1000 KN £ 145.000.000 2) Per macchina di flessione da 500 KN e pressa da 5000 £ 180.000.000 Spese generali - Contratti di Collaborazione: Per lo svolgimento delle ricerche sopra descritte è necessario provvedere alle seguenti voci di spesa:

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- contratti di collaborazione 50.000.000 - assegni per ricerca 50.000.000 - costruzione provini, materiali di consumo, canoni, ecc. 20.000.000 Biblioteca: Il Dipartimento di Scienza delle Costruzioni a seguito del trasferimento nella palazzina di Via Claudio ha proceduto ad una riorganizzazione degli spazi assegnati alla biblioteca realizzando una sala di consultazione e lettura destinata all'utenza e dotandola anche di un sistema informatico per la ricerca bibliografica. E' necessario tuttavia che venga concesso un contributo straordinario per la messa a norma dell'area adibita a Biblioteca.