C M Y CM MY CY CMY K NEL DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE, DELL’AMBIENTE, DEL TERRITORIO E ARCHITETTURA THE SCIENTIFIC RESEARCH IN THE ENGINEERING DEPARTMENT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Architettura Tecnica Composizione Architettonica Disegno Geotecnica Idraulica e Costruzioni idrauliche Restauro Architettonico Scienza delle Costruzioni Strade e Trasporti Tecnica delle Costruzioni Topografia e Fotogrammetria C M Y CM MY CY CMY K ARCHITECTURAL TECHNOLOGY In the last few years the research in the disciplinary sector “Architettura Tecnica” has included three main fields of interest: • the study of local historic construction techniques; • the analysis of the design process and related performance in buildings and • the study of sustainable and bioclimatic architecture. The research activity has been carried out also with the help of thesis students, in collaboration with the contribution of external professionals within Italian and foreign universities and institutions. As regards the first field of interest, we promoted broad research campaigns on traditional construction techniques in both local rural buildings and important historic buildings of the Parma area, always with the goal of developing correct and compatible methods for maintenance and rehabilitation projects. We worked on geometric surveys, analysis of building materials, structural analysis and building diagnostics, energy analysis, design hypothesis and project evaluation, and comparative-typological- analysis of buildings. The second field focuses on the design process, involving design Quality Management and the relation between design phases (conceptual design, design development and construction documents) and the performance control of building components. In this sector we established collaborations with the Comune di Parma for the definition of some aspects of the local Urban and Building Codes (the part concerning the recommended environmental requirements), and are consulting with ACER (Social Housing Company of Parma). We also have a collaboration with the University of Pisa and the Politechnic School of Turin on Value Analysis as applied to building components in the preliminary phase of design. The third sector is still in the early stages of development, focusing on the study of the applicability of some recommended environmental requirements in residential buildings. It will involve experiments on site, and design simulations in collaboration with external institutions. PERSONALE Ing. Luca Guardigli - ricercatore tel.0521 905944 [email protected] Ing. Paolo Bertozzi - dottorando di ricerca Casa Cantoni, spaccato assonometrico. Cantoni House, axonometric view. PUBBLICAZIONI Luca Guardigli, Paolo Bertozzi, Quaderni AT/1 Dipartimento di Ingegneria Civile – Università degli Studi di Parma, Progetto di edilizia sociale (Projects in Social Housing), pubblicazione in proprio, Tribunale di Forlì, 2002. Luca Guardigli, Giulia Landriscina, "Recenti sviluppi della ricerca nell’elaborazione di sistemi per l’analisi e la gestione della sicurezza sismica degli edifici" (Recent developments in the development of seismic security analysis for buildings), proceedings of the conference Norme per l’edilizia storica diffusa. Quale spazio per la tutela? (Normatives for diffused historical buildings. What solutions for their care?), Ancona, 15-16 February, 2001, vol.1. Luca Guardigli, Verso un archivio informativo georeferenziato (Towards a Georeferential Information Archive) in Maria Antonietta Crippa (edited by), I nuovi metodi di indagine e comunicazione della storia dell’architettura, Sinai Edizioni, Milano, 2001, pp. 71-76. Anna Barozzi, Luca Guardigli, Tradition and new technologies in northern Italian building practice, in The End of Tradition, IASTE Seventh International Conference, October 12-15, 2000, Trani, Italy, IASTE Publications, University of California, Berkeley, vol. 137. Luca Guardigli," L’organismo costruttivo del complesso dei 'Paolotti'" ("The Constructed Organism of the 'Paolotti' Complex," pp 75-109, and "Le indagini conoscitive preliminari" ("The preliminary investigations") pp. 145-160, in A. Barozzi (edited by), Il complesso dei “Paolotti” di Parma – Una ricerca di metodo per l’analisi e il recupero di un’architettura storica (The "Paolotti" complex in Parma: research for analytical methods and the recuperation of a historical architecture), Silva Editore, Parma, 1999. C M Y CM MY CY CMY K ARCHITETTURA TECNICA Le ricerche condotte negli ultimi anni nell’ambito dell’Architettura Tecnica hanno riguardato principalmente tre campi d’interesse: • lo studio delle tecnologie costruttive tradizionali storiche locali • il processo progettuale e la normativa tecnico-prestazionale • l’edilizia sostenibile e l’architettura bio-climatica. L’attività di ricerca si è svolta con l’apporto di laureandi, con il contributo di collaboratori esterni, assieme ad altre Università ed Enti italiani ed esteri. Nel primo campo di studio si sono condotte ampie ricerche sulle tecniche costruttive dell’edilizia rurale e di numerosi edifici storici, anche importanti, dell’area parmense, sempre nell’ottica di promuovere metodi corretti e compatibili per la loro manutenzione ed il loro recupero. Come strumenti operativi esse hanno previsto rilievi geometrici e materici, indagini diagnostiche di tipo strutturale, analisi strutturali e di tipo energetico, ipotesi progettuali, analisi comparative – anche tipologiche - e ragionate tra gli edifici. Aumento di prestazioni acustiche di solaio tradizionale, dettaglio. Increased acoustic performances in a traditional floor,detail. Il secondo campo di studi riguarda il controllo del processo progettuale secondo parametri di qualità (validazione del progetto), ed il rapporto tra le tre fasi previste dalla legge per la progettazione (preliminare, definitiva ed esecutiva) Dettaglio costruttivo di un edificio residenziale di nuova costruzione. Construction detail of a new residential building. e la normativa tecnico-prestazionale applicata al sistema tecnologico ed ambientale: spazi ambientali e componenti edilizi. In questo settore sono stati avviati rapporti con il comune di Parma per la stesura del Regolamento Urbano ed Edilizio (per la parte che riguarda l’applicazione dei requisiti raccomandati) ed un’attività di consulenza per l’ACER (Edilizia Popolare di Parma) riguardo ad interventi di riqualificazione del patrimonio di edilizia sociale. Inoltre è prevista una collaborazione di ricerca con l’Università di Pisa ed il Politecnico di Torino sull’analisi del Valore applicata ai componenti edilizi nella fase del progetto preliminare. Il terzo settore, ancora in sviluppo, riguarderà lo studio dell’applicabilità di alcuni requisiti raccomandati di tipo ambientale in edifici residenziali, e si avvarrà di analisi sperimentali sul campo e di simulazioni progettuali in collaborazione con Enti esterni. 1 C M Y CM MY CY CMY K COMPOSIZIONE ARCHITETTONICA Le ricerche in corso si articolano in tre tematiche principali: SCUOLA ITALIANA DI ARCHITETTURA, Archivio del materiale video documentario dedicato ai maestri dell’architettura italiana. Una co-produzione del Ministero per i Beni e le Attività Culturali – Direzione Generale per l’Architettura e l’Arte contemporanee e della Facoltà di Architettura di Parma Responsabili scientifici: Prof. Arch. Carlo Quintelli, Arch. Margherita Gruccione, Coordinamento operativo campagna riprese 2003: Arch. Dario Costi, Testi e sceneggiature delle videointerviste: Arch. Laura Pezzetti (G. Polesello), Arch. Vincenzo Gianpaolo (A.Anselmi), Arch. Riccarda Cantarelli (C. Aymonino). Il progetto si propone di raccogliere la testimonianza dal vivo di alcuni tra i principali autori della cultura architettonica italiana della seconda metà del Novecento. La finalità divulgativa è certamente alla base del progetto ma non da meno risulta di grande interesse la creazione di una vera e propria dimensione virtuale (che chiameremo Scuola Italiana di Architettura), rivolta nello specifico a chi, nella formazione professionale dell’architettura ai livelli più elevati, vuole entrare in diretto contatto con la trasmissibilità artistica e scientifica, oltre che umana, di alcuni architetti, ancor oggi viventi, che hanno contraddistinto la recente storia dell’architettura italiana contribuendo a delinearne i fattori identificativi. In generale, dal punto di vista scientifico-propedeutico, il progetto assume una rilevanza particolare in quanto capace di preservare e consegnare alle generazioni future alcuni caratteri della personalità di importanti figure della storia dell’architettura, di cui altrimenti non rimarrebbero che poche tracce aldilà ovviamente delle opere costruite o dei progetti redatti (quando adeguatamente conservati). ARCHITETTURA, CITTA', TERRITORIO, Il sistema insediativo dell'Emilia occidentale rappresenta il corpo principale degli studi condotti sul contesto emiliano dal Gruppo CITTAEMILIA per la ricerca e la didattica del progetto (Dario Costi, Riccarda Cantarelli, Andrea Oliva, Enrico Prandi) sotto la re- 2 sponsabilità scientifica del prof. Carlo Quintelli. La ricerca si pone l’obiettivo di affrontare alcune fondamentali tematiche che in generale investono il sistema policentrico delle città dell’Emilia occidentale, da Piacenza a Modena, con particolare riferimento ai fenomeni di relazione tra infrastruttura e insediamento. I due campi di applicazione sono stati da una parte l’analisi tipologica e meta-progettuale degli snodi di accesso del sistema urbano, dai caselli autostradali alle stazioni ferroviarie, e dall’altra il destino dell’asse paleogenetico della regione, la Via Emilia, come occasione di verifica della dialettica insediativa tra innovazione e tradizione. FIDENZA: SCENARI DEL TERRITORIO, Ricerca scientifica convenzionata La ricerca scientifica denominata Fidenza: scenari del territorio è frutto della collaborazione di cofinanziamento tra il Dipartimento ed il Comune di Fidenza, La ricerca ha coinvolto un gruppo di ricercatori architetti, Enrico Prandi (coordinatore), Luca Boccacci, Riccarda Cantarelli, Domenico Chizzoniti, Marco Negroni ed un consulente per l’analisi dell’area vasta, architetto Emilia Pedrelli del Comune di San Secondo, sotto la responsabilità scientifica del prof. Carlo Quintelli. La ricerca si pone l’obiettivo di prefigurare uno scenario territoriale futuribile, in termini di relazioni, identificando un ambito, teatro della territorialità, potenzialmente coinvolgibile in cui ricollocare la polarità urbana di Fidenza caricata di un nuovo ruolo direzionale. Ciò implica immaginare una logica complessiva dell’assetto infrastrutturale-insediativo: un vero e proprio “congegno” di dislocazione insediativa /funzionale che si basi sulle facilitazioni infrastrutturali, sulle polarità in essere e potenziali, su nuovi modi di tradurre dal punto di vista spaziale, funzionale ed anche paesaggistico, il significato di polo urbano. Prof. Arch. Carlo Quintelli (professore straordinario) Arch. Dario Costi (assegnista) Arch. Enrico Prandi (dottore di ricerca) Arch. Riccarda Cantarelli (dottoranda) Arch. Luca Boccacci (professore a contratto) Dott. Arch. Andrea Oliva (cultore ) ITALIAN SCHOOL OF ARCHITECTURE, Archives of video-documentary material on Italian Masters of Architecture The project aims to collect live witness of some of the most important names of Italian architectural culture of the second half of 1900. The popularising aim is certainly at the base of the project but it is not less interesting with regard to the creation of a real virtual dimension (which we’ll call Italian School of Architecture), addressed to whom, in his high level architectural education, wants to get in direct touch with the artistic, scientific and human transmissibility of some still living architects, who have specially marked the recent history of Italian architecture and contributed to point out its significant factors. In general, from a scientific-preparatory point of view, the project has a particular meaning, as it is able to preserve and give to future generations some personality features of important figures of the history of architecture, of whom otherwise only a few traces would remain but built works and drawn-up projects (if properly preserved). ARCHITECTURE, CITY, TERRITORY, Settlement system of Western Emilia The research aims to face some basic themes, which generally involve the polycentric system of Western Emilia cities, from Piacenza to Modena, with particular reference to the relationships between infrastructure and settlement. The two application fields have been the typological and meta-project analysis of urban system access junctions, from motorway tollbooths to railway stations on one side and the destiny of region’s Paleogenetic axis, the Via Emilia, on the other, as occasion to verify settlement dialectic between innovation and tradition. FIDENZA: SCENERIES OF THE TERRITORY, Supported scientific research The research aims to represent a possible future scenery of the territory in terms of relationships, by identifying a potentially involved ambit where to put Fidenza’s urban polarity charged of a new executive role. This implies the necessity of imagining a whole logic of the infrastructuresettlement set-up: a real “device” of settlement-functional dislocation, which is based on infrastructure facilities, on existing and potential polarities, on new meanings of urban pole’s concept from a space, function and landscape point of view. C M Y CM MY CY CMY K DISEGNO Le ricerche in corso si caratterizzano per il tentativo di conciliare metodi e tecniche di ricerca e di rappresentazione tradizionali e tecniche di rappresentazione informatiche, attraverso l’uso di software e sistemi informativi specifici. AMBITI DI RICERCA STRUTTURAZIONE DELL’IMMAGINE URBANA RILIEVO URBANO ED AMBIENTALE E DEL RILIEVO DELL’ARCHITETTURA SISTEMI INFORMATIVI Le ricerche si articolano nello studio della strutturazione dell’immagine urbana percepibile lungo i percorsi urbani ed extraurbani principali e nel rilievo e nella rappresentazione attraverso tecniche diverse, sottese a finalità diverse, di sistemi architettonici ed infrastrutturali complessi presenti in Parma, conciliando, appunto, metodi di indagine tradizionali (ricerche storicoiconografiche d’archivio, rilievi diretti) e metodi di analisi e tecniche di rappresentazione informatiche (acquisizione di documenti tramite scanner, rappresentazione bidimensionale, tridimensionale e modellazioni informatizzate, creazione di database per l’integrazione delle informazioni grafiche, alfanumeriche e di immagine). L’attività di ricerca si sviluppa prevalentemente, quindi, nei settori del rilievo urbano ed ambientale e del rilievo dell’architettura, nei quali a partire dall’acquisizione dei dati geometrici e dimensionali degli elementi architettonici, urbani e paesaggistici componenti la città (edifici, percorsi, spazi urbani), si procede ad una loro rappresentazione alle opportune scale di riduzione, territoriale, urbana ed architettonica, cercando di cogliere ed evidenziare gli aspetti formali e volumetrici caratteristici. Questo tipo di ricerca contribuisce alla definizione di procedure di carattere metodologico sul monitoraggio dell’architettura, della città e dell’ambiente, al fine di costituire un sistema di controllo negli interventi di riqualificazione ambientale, urbana ed architettonica, attraverso l’individuazione di una struttura relazionale che costituisca la base di un sistema informativo idoneo alla gestione dei processi di trasformazione alle diverse scale d’intervento. A tal fine vengono, infatti, utilizzati sistemi informativi per la gestione del patrimonio architettonico, urbano ed ambientale, che, in particolare, si avvalgono del rilievo e della rappresentazione come strumenti operativi di base su cui impostare la successiva gestione dei dati, caratterizzandosi come strumenti di conoscenza e di controllo cui riferirsi nei diversi tipi di interventi da effettuare sia a scala architettonica, che a scala urbana, che a scala territoriale. In particolare, proprio in relazione a questi tre livelli di intervento, sono in corso di svolgimento i rilievi e le relative restituzioni grafiche di numerosi complessi conventuali, dismessi e non, presenti nella città di Parma, il rilievo e la restituzione delle quinte urbane presenti lungo il principale percorso di attraversamento urbano ed extraurbano della città di Parma (via Emilia), nonché l’analisi territoriale svolta attraverso la lettura delle unità di paesaggio sul territorio provinciale di Parma. PERSONALE Prof. Arch. Paolo Giandebiaggi [email protected] Prof. Arch. Alberto Mambriani [email protected] Prof. Arch. Michela Rossi [email protected] Arch. Chiara Vernizzi [email protected] Arch. Marco Bennicelli Arch. Cristina Garzillo Arch. Andrea Zerbi Arch. Maria E. Melley Arch. Ilaria Fioretti Arch. Daniela Paltrinieri Arch. Cecilia Tedeschi prof.ordinario tel. 0521 90.5938 prof.associato tel. 0521 90.5956 prof.associato tel. 0521 90.5938 ricercatrice tel. 0521 90.5936 assegnista assegnista assegnista dottore di ricerca dottore di ricerca dottoranda dottoranda Modello tridimensionale della chiesa di San Francesco da Paola in Parma – Scorcio prospettico. Three-dimensional model of the church of Saint Francesco from Paola in Parma - brief perspective. 3 C M Y CM MY CY CMY K DRAWING The search in course are characterized for the attempt to conciliate traditional methods and techniques of search and representation with computer added techniques of representation, using specific software and informative systems. STRUCTURING OF CITY IMAGE In particular, the searches in course are articulated in the study of the structuring of city image along main city and extra-city distance, and in the representation through various techniques, subtended to various purposes, of architectonic and infrastructural complexes systems of Parma, conciliating, exactly, traditional methods of surveying (historical-iconographic searches in local archives, direct reliefs), and methods of analysis and informatic techniques of representation (document acquisition through scanner, bidimensional, three-dimensional representation and informatic modeling, creation of database for integration of graphical, alphanumeric information and images). Search activity is developed mostly, therefore, in THE FIELDS OF CITY AND ENVIRONMENT SURVEY AND ARCHITECTURE SURVEY, in which, leaving from geometric and dimensional date acquisition of architectonic and city elements, members of the city (buildings, distances, urban spaces), proceeds to their representation to opportune scales of reduction, territorial, city and architectonic, trying to pick and to evidence form and volumetric characteristic. This search contributes to definition of methodological procedures on the monitoring of architecture, city and environment, to the aim to constitute a control system in the participations of environmental, city and architectonic requalification, through the location of relational structure that constitutes the base of suitable an informative system to the management of transformation processes to the various scales of participation. INFORMATIVE SYSTEMS Therefore, in fact, we use informative systems for management of environmental, architectonic and city patrimosny, and, in particular, we are taken advantage of the survey and the representation like instruments operated on which we base the setting up of successive data management and control which to refer in the various types of participations to carry out to architectonic scale, than to city scale, than to territorial scale. In particular, just in relation to these three levels of participation, are in course of development the survey and the relative graphical restitutions of many monastic complexes, dismissed or not, in Parma, the survey and the restitution of the city curtain present long the main distance of city and extra-city of Parma (via Emilia), and territorial analysis reading the “landscape units” on the provincial territory of Parma. Rilievo urbano del lato sud di Via Mazzini in Parma – Scala 1:500 - Urban survey of south side of Via Mazzini in Parma - PUBBLICAZIONI A. Mambriani “Campagne, ville et periphérie: la rehabilitation des ancienes centres ruraux”, Relazione al Colloquio Internazionale “Intervenir dans les territories à urbanisation diffuse, Clermont Ferrand, 2000; P. Giandebiaggi: “Sistemi informativi per il rilievo: patrimonio edilizio e percorsi urbani”, con C. Vernizzi, A. Zerbi, M.E. Melley, I. Fioretti, D. Paltrinieri – in “Trent’anni di Disegno nelle Facoltà di Architettura e di Ingegneria” – Roma, 2001; P. Giandebiaggi: “Il rilievo dell’immagine urbana: elementi e tipologie caratteristiche nei percorsi principali (Parma e la via Emilia)” – in Atti del Convegno “Rilievo e Forma Urbana. Il disegno dei portici. Il disegno della città”. – Torino, 2001; P. Giandebiaggi: “Il disegno di un’utopia – Il progetto di architettura e la nuova immagine urbana di Parma tra XVIII e IX sec”. – Parma, 2003; P. Giandebiaggi: “Rilievo dell’immagine urbana: elementi caratterizzanti nei percorsi principali. La via Emilia in Parma come caso di studio. Approccio critico ed individuazione degli elementi”, Pubblicazione MURST Cofin 2000, Roma, 2003; P. Giandebiaggi: “Il disegno per una nuova immagine urbana”, in Atti del Convegno “Nel segno di Minerva”, Parma, 2003; 4 C M Y CM MY CY CMY K GEOTECNICA Le attività di ricerca nell’area della Geotecnica sono rivolte agli studi su: Geotecnica ha riguardato prevalentemente gli studi sul comportamento meccanico di terreni granulari e dei cedimenti di fondazioni su sabbia. COMPORTAMENTO MECCANICO DI TERRENI E ROCCE STABILITÀ DEI PENDII NATURALI SCAVO IN SOTTERRANEO A FINI CIVILI E MINERARI COSTRUZIONI IN TERRA FONDAZIONI Gli studi del comportamento di ammassi rocciosi fratturati nell’analisi di stabilità di pendii e di fronti di scavo sviluppano aspetti sperimentali e teorici. Per i primi si utilizzano alcune tecniche innovative di monitoraggio e rilievo, per i secondi si applicano metodi statistici e geostatistci per la modellazione geometrica degli ammassi rocciosi e metodi numerici per l’analisi del comportamento meccanico di sistemi di blocchi di roccia. Le ricerche svolte nell’ambito delle costruzioni di gallerie e vuoti sotterranei richiedono l’utilizzo e la messa a punto di strumenti di calcolo numerico (vedi Figura) e di nuovi metodi di misura dello stato tensionale indotto dallo scavo. Lo studio del comportamento a taglio di discontinuità naturali e rinforzate in roccia è parte fondamentale della ricerca del gruppo geotecnico. A questo scopo vengono condotte specifiche prove di laboratorio interpretate con modelli numerici per l’analisi sforzi deformazioni. Importante argomento di studio è anche la valutazione degli effetti di scala sulla resistenza a taglio. Per questo motivo vengono messi a punto e calibrati sulla base di riscontri sperimentali modelli matematici che si fondano sulla teoria dei frattali e su metodi geostatistici. Nell’ambito della stabilità dei pendii i principali tipi di fenomeni franosi esaminati sono la caduta massi e i colamenti rapidi. Per i primi si analizzano risultati di prove sperimentali per la messa a punto di modelli previsionali del moto di caduta per i secondi si effettuano prove su canale per la determinazione dei principali parametri di innesco e sviluppo del fenomeno. Per le costruzioni in terra gli studi sono rivolti a metodologie di costruzioni di argini di Po effettuando delle prove di laboratorio per valutare l’efficienza di diaframmi plastici e dei materiali costituenti gli argini. Inoltre, nell’ambito di convenzioni di Ricerca svolte con il Magistrato per il Po, il gruppo di Geotecnica ha seguito la costruzione di un argine sperimentale di Po in vera grandezza e il monitoraggio dell’argine in condizioni di massima piena e rapido svaso. Nella meccanica dei terreni l’attività del settore Modello ad elementi finiti messo a punto per simulare il processo di costruzione di una galleria superficiale a debole profondità ( zona di plasticizzazione nell’intorno dello scavo). Finite Element Model set up in order to simulate a shallow tunnel construction. The Figure shows the plasticity areas. I componenti questo settore sono impegnati in attività di ricerca e coordinamento a livello nazionale ed internazionale. Gian Paolo Giani è membro del comitato dell’UNESCO (ING/RLM) “Working group for prediction of rapid Landslide Motion”; è presidente della Sezione Italiana Acque sotterranee dell’Associazione Georisorse ed Ambiente, è responsabile come Direttore del Dipartimento di una convenzione quadro con l’AIPO dal titolo “Gestione del Laboratorio di prove sui material e geotecnica e del Laboratorio di modellistica idraulica” e di una convenzione con USL 1 Toscana dal titolo “Studio delle condizioni di stabilità di scavi sotterranei per la coltivazione di pietre ornamentali”. Anna Maria Ferrero è responsabile della convenzione con la Regione Valle d’Aosta dal titolo “Analisi delle fase di distacco di valanghe in roccia in ambiente alpino” nell’ambito del programma europeo INTEREG III, responsabile del progetto di ricerca riguardante l’applicazione al monitoraggio ambientale di nuovi sistemi di misura con il centro ricerca comunitario Joint Research Centre Euratom di Ispra (VA). Lorella Montrasio è responsabile di un Progetto di Ricerca nazionale con il Ministero dell’Università e della ricerca scientifica sull’Analisi, innesco ed evoluzione di movimenti franosi superficiali. Sergio Tagliavini collabora all’attività di ricerca del settore geotecnico e svolge anche attività di ricerca nel campo dell’idrologia e della geologia applicata. 5 C M Y CM MY CY CMY K GEOTECHNICS The research activities topics of the geotechnical group are: • • • • • • • Rockfall and rock slide analysis Underground excavation methods Rock mass characterization Shear behavior of rock joints, Soil mechanics, Shallow foundations, Slope stability analysis of submerged volcanic structures, • Debris flow analysis and modeling, • Control and monitoring of the stability condition of the excavation. The activity of the Parma University research group would mainly devoted to the development and application of slope modeling methods, in the geological and geotechnical characterization of materials involved in instability phenomena and control and monitoring of the stability condition of the excavation. This characteriza- tion will be done by means of specific in situ surveys and lab and in situ tests. The research group have been involved in several researches concerning different aspects of rock fall phenomena for many years. In particular, blocks detachment evaluation on the basis of statistical and deterministic surveys, blocks movement analysis and modeling by means in situ tests interpretations and by improvements of a modeling code, block failure phenomenon at slope impact study and modeling, analysis of the dynamical behavior of protection system components developed by full tests physical models. Slope stability analysis of hard soil / weak rock materials is very peculiar and involved the determination of the mechanical behavior of these materials. For this reason a specific characterization by means of laboratory testing and on site surveys have to be carried out. Large mass movement phenomena involves the understanding of the failure mechanisms and triggering causes determination. The process involve the setting up of on site monitoring stations and the development of physical and numerical models. Risk assessment , safety and working environment issues are important consideration in undertaking excavation both for civil or mining purposes. A great effort in the research is performed by this group in the field of developing monitoring and alarming systems which can predict, assess and minimize the risk during excavation. The geotechnical group is also involved in researches on the mechanical behavior on sands and on the behavior of shallow foundations in sands. PERSONALE Prof. Ing Gian Paolo Giani Prof. Sergio Tagliavin Prof. Ing Anna Maria Ferrero Ing. Lorella Montrasio professore ordinario professore associato professore associato ricercatrice [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] Ing. Andrea Segalini Ing. Maria Rita Migliazza Ing. Anna Giacomini Ing. Roberto Valentino Ing. Martino Leoni Ing. Marco Dell’Amico assegnista assegnista assegnista dottorando dottorando dottorando Ing. Nicola Barbone Ing. Edward Kamugisha tel. 0521 90.5709 tel. 0521 90.5952 tel. 0521 90.6055 tel. 0521 90.5932 dottorando dottorando PUBBLICAZIONI Cravero M., Ferrero A.M., Gulli’ D., Iabichino G. (2002) Behaviour Of Experimental Panels For Underground Marble Exploitation By Means Of In Situ Monitoring And Computation Toronto Ont. CANADA - NARMS-TAC 2002, the 5th N American Rock Mechanics SymposiumCanada. Ferrero A.M., Iabichino G. (2003) Methods and instruments for the control and monitoring of the stability condition of dimension stone exploitation UE Technical edition. Edited by: N. Terezoupolos. Ferrero A. M., Migliazza M., Segalini A. & Negrini G. (2003) Rock fall hazard assessment in Garda lake costal cliffs. Int. Conference on fast slope movements: prediction and prevention for risk mitigation AGI Napoli, 213-220. Ferrero A. M., Godio A., Sambuelli L. (2003) Geophysical investigations to optimise excavation of underground marble quarry in Stazzema, Italy. The leading edge – The society of international Geophysicists journal. Vol. 22 Issue 6. 574-578. Giani G.P., Giacomini A., Migliazza M., Segalini A & Tagliavini S., (2003) Experimental and theoretical studies to improve rock fall analysis and protection work design. Rock Mechanics and Rock Engineering. Segalini A., Giani G.P., (2003) Numerical model for the analysis of the evolution mechanicms of the Gross Gufer Rock Slide. Rock Mechanics and Rock Engineering. Leoni M., Montrasio L. (2003). Numerical investigation of shallow foundation on sands, FONSUP, Parigi, pp. 335-344. Montrasio L., Valentino R. (2003). Experimental analysis on factors triggering soil-slip. Flows 2003. Napoli. Ferrero A.M., Migliazza M., Giani G.P.(2003) Analysis of the stability condition of tunnels: Comparison between continuous and discontinuous approaches. International Journal of Rock Mechanics and Mining Science & Geomechanics Abstracts. 6 C M Y CM MY CY CMY K IDRAULICA E COSTRUZIONI IDRAULICHE L’area culturale afferente ai settori dell’Idraulica e delle Costruzioni Idrauliche è indirizzata verso lo studio dei: Problemi delle acque nel campo dell’Ingegneria Civile e in quello dell’Ingegneria per l’ambiente e del territorio. Essa si pone come naturale polo di attrazione delle problematiche del settore, la cui particolare vocazione a Parma è rappresentata dalla presenza di organi di gestione e governo delle acque di importanza sovraregionale (Agenzia Interregionale per il Po, Autorità di bacino del Po, Servizio Idrografico). Particolare attenzione è rivolta pertanto alle problematiche di Protezione idraulica del territorio, senza comunque trascurare quelle più classiche dell’Idraulica e delle Costruzioni Idrauliche; l'attività di ricerca si sviluppa sia su base sperimentale, appoggiandosi al laboratorio di Idraulica, che attraverso la modellistica matematica. Nel campo della Protezione Idraulica dalle acque di superficie vengono approfondite tematiche di ricerca attinenti alla quantificazione e gestione del rischio idraulico sul territorio, con applicazione di modelli matematici per la formazione e propagazione delle piene fluviali, dinamica delle inondazioni, progetto e verifica di casse di espansione. Altri temi specialistici sono l'analisi dei debris flow, con particolare attenzione alla reologia dei fluidi ed alla propagazione delle correnti, e la modellazione dei fenomeni di trasporto solido e di inquinanti a scala di bacino. Per quanto riguarda gli aspetti della Protezione Idraulica delle acque sotterranee vengono svolti studi sulle problematiche quantitative e qualitative degli acquiferi; in particolare la modellazione matematica del flusso idrico negli acquiferi regionali è utilizzata allo scopo di individuare strategie più efficienti nella gestione delle risorse idriche. Studi teorico-numerici sono in corso per la simulazione del trasporto di inquinanti nelle falde acquifere allo scopo di descrivere compiutamente l’evoluzione degli episodi di inquinamento (problema diretto) e per la Campo di velocità di una miscela granulare intorno ad un ostacolo cilindrico. Elaborazione di misure PIV. Granular velocity in the presence of a circular cylinder. PIV measurements. Esperienza di laboratorio (fotografia a destra) e simulazione numerica (a sinistra) del campo delle altezze idriche causato dall’apertura brusca di una paratoia. Experimental (right panel) and numerical (left panel) water level results after a dam break. individuazione dei parametri idraulici (problema inverso) che condizionano il comportamento della falda acquifera. Nel campo dell’Idraulica vengono svolti studi sperimentali nel settore della turbolenza delle onde di mare in condizioni di frangimento e nella swash zone, in collaborazione con altre Università Italiane e Straniere e nell'ambito di progetti di ricerca Europei. Un altro settore di approfondimento è la dinamica e la reologia di sistemi granulari e di fluidi non Newtoniani, con particolare interesse ai fenomeni di instabilità superficiale di correnti a pelo libero. Studi teorici sono rivolti anche all'analisi del trasporto solido in condizioni di sheet flow. Il settore delle misure idrauliche ha sviluppato strumentazione innovativa per la misura di velocità tangenziale 2-D di miscele granulari. 7 C M Y CM MY CY CMY K HYDRAULICS AND HYDRAULIC STRUCTURES Cultural, scientific and educational aspects of Hydraulics and Hydraulic Structures are addressed with respect to the study of water problems in the context of Civil, Environmental and Land Management Engineering. These concerns and investigations are of relevance to all of the water problems that are managed and steered by important regional and state agencies in the Parma area, such as the River Po Inter-Regional Agency, the River Po Authority, and the Hydrographic Service. Special attention is therefore focussed on the hydraulic protection of land, but without neglecting the more traditional fields of Hydraulics and Hydraulic Structures. Research in these areas is conducted using mathematical modelling and an experimental approach in the Department Hydraulic Laboratory. Research relating to hydraulic protection from surface water is mainly devoted to the evaluation and management of hydraulic risk through the development and application of one and two-dimensional mathematical models of shallow water flows, design and validation of flood detention basins, etc.. Other important topics concern debris flow dynamics, with emphasis on fluid rheology and flow propagation, sediment transport and pollution modelling at the basin scale. Research concerning with groundwater involves investigations and analyses of flux and the problems relating to pollutant transport; in particular, the mathematical modelling of water flux in regional aquifers is utilized with the aim of finding new and more efficient strategies for the management of water resources. Experimental, theoretical and numerical studies are performed with a view to assessing groundwater quality. New methodologies are derived from field investigations, resulting in an improvement in the quality, condition and efficiency of aquifers, and an attendant reduction in the cost of sub- sequent monitoring and maintenance. Theoretical and numerical studies simulating pollution transport in groundwater are in progress; they include the detailed description of the development of the pollution event (direct problem), and the identification of hydraulic parameters (inverse problem) affecting the behaviour of aquifers. The main topics of research in Hydraulics include the experimental analysis of turbulence in gravity waves in the breaking condition and swash zone, in collaboration with Italian and foreign universities involved in European projects. There is a specific interest on the rheology and dynamics of granular systems and non-Newtonian fluids, free surface-flow instabilities, and sediment transport in sheet flow conditions. The methodology used is both experimental and theoretical. A new optical instrument for measuring 2-D tangential velocity has been developed (patent pending). PERSONALE Prof. Paolo Mignosa Prof. Maria Giovanna Tanda Prof. Fausto Lazzari Prof. Massimo Ferraresi Prof. Sandro Longo professore ordinario professore ordinario professore ordinario ricercatore ricercatore Ing. Francesca Aureli Ing. Andrea Maranzoni Ing. Marco Belicchi Ing. Andrea Zanini assegnista assegnista dottorando dottorando [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] tel. 0521 90.5925 tel. 0521 90.5946 tel. 0521 90.5950 tel. 0521 90.5951 tel. 0521 90.5157 PUBBLICAZIONI AURELI F., MARANZONI A. & P. MIGNOSA, Experimental modeling of rapidly varying flows on wet bed and in presence of submersible obstacles, “River Flow 2004”, Naples, June 2004. AURELI F. & P. MIGNOSA, Flooding scenarios due to levee breaking in the Po river, Water Management 157, 2004. BUTERA I. & M.G. TANDA, Semi-analytical transient analysis of river embankments with a synthetic design hydrograph, Proc. of the 2° Int. Conf. New trends in water and Environmental Engineering for Safety and Life, Capri (Italy), June 2428, 2002. BUTERA I. & M.G. TANDA, A Geostatistical Approach to Recover the Release History of Groundwater Pollutants, Water Resources Research, Vol.39, No.12, (2003). COLOMBO E., DEANGELIS M.L., DE BORTOLI E. & M.G. TANDA, Comparison of Management Scenarii in a Regional Groundwater System, J. River Basin Management, Vol.1, No.3 (2003). FERRARESI, M. & S. LONGO, Modello distribuito di qualità delle acque superficiali a scala di bacino. Atti del XXVIII Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, Potenza, 2002. LONGO, S., Turbulence under spilling breakers using wavelets. Experiments in Fluids, 34/2, pp. 181-191, DOI 10.1007/s00348002-0545-1, 2003. LONGO, S. & M. PETTI, Misure e Controlli Idraulici. McGraw-Hill Italia, Collana Istruzione Scientifica. In stampa, 2004. MAIONE U., MIGNOSA P. & M. TOMIROTTI, Regional estimation of synthetic design hydrographs, J. River Basin Management, Vol.1, No.2 (2003). 8 C M Y CM MY CY CMY K RESTAURO ARCHITETTONICO Il “Restauro Architettonico” ricerca prevalentemente nei settori della “Conservazione e riuso del patrimonio storico architettonico” e del “Consolidamento delle strutture storiche”. I temi della conservazione e del riuso del patrimonio storico sono affrontati a livello didattico e di ricerca con riferimento a casi concreti, in parte siti nel territorio parmense. Obiettivi della ricerca sono: • la conoscenza dell’edilizia storica • la definizione di procedure di analisi e di progettazione per la conservazione e il riuso del patrimonio architettonico • la verifica progettuale di ipotesi di valorizzazione e consolidamento degli edifici storici. Le metodologie e le procedure di ricerca si basano su indagini archivistiche, su rilievi diretti, a livello geometrico e stilistico, su indagini storiche e su verifiche progettuali. Nel settore del consolidamento sono oggetto di studio la protezione sismica degli edifici storici, le procedure di modellazione non lineare per l’analisi strutturale di strutture antiche, con particolare interesse per la stabilità delle strutture in pietra e in terra cruda, le procedure sperimentali e le prove non distruttive per l’identificazione statica e dinamica delle strutture. Sono in corso attività di ricerca che fanno riferimento ad alcune convenzioni - con il Comune di Modena per lo studio delle strutture lignee del Teatro Comunale di Modena - con la Soprintendenza ai BB. AA. di Siena per l’effettuazione di indagini sperimentali in campo Il Duomo di Parma, oggetto di indagine statica Grafici dei dati di monitoraggio della cripta del Duomo di Parma Graphics of the monitoring data of the crypt of Parma's Cathedral Sopralluogo di docenti e studenti alla cripta del Duomo di Parma Inspection of teachers and students at the crypt of Parma's Cathedral The Cathedral of Parma, a static study object statico e dinamico per l’analisi delle strutture di copertura e dei dissesti strutturali della chiesa dell’Abbazia di Monte Oliveto Maggiore - Siena. - con la Soprintendenza ai Beni Architettonici di Arezzo, per una collaborazione nell’analisi dei dati provenienti dal sistema di monitoraggio della Chiesa di San Francesco a Arezzo, che contiene il ciclo di pitture “della storia della sacra croce” di Piero della Francesca; - con la Fabbriceria del Duomo di Parma per una analisi dei dati provenienti dal sistema di monitoraggio del Duomo e del Campanile. Sono inoltre in corso: • studi per l’identificazione e il riuso dell’ex Convento di San Francesco a Parma, per il quale è previsto un riuso a sede didattica universitaria; • ricerche sulla stabilità delle strutture in pietra mediante metodi di modellazione numerica e di analisi sismica, con applicazioni operative alle strutture dei templi di Angkor in Cambogia; • studi sui metodi di monitoraggio strutturale degli edifici storici. 9 C M Y CM MY CY CMY K ARCHITECTURAL RESTORATION The research activity in the “Architectural Restoration” is mainly focused on “Conservation and reuse of historical and architectural heritage” and of “Rehabilitation of historical structures”. The themes of conservation and reuse of historical heritage are faced referring to sites mostly located in the Parma territory, both at didactic and research levels. The aims of the research are the acquaintance with historical buildings, the definition of analysis and planning procedures for the conservation and reuse of architectural heritage, the practical verification of exploitation hypotheses for historical buildings. Research methods and procedures are based upon archive inquiries, geometrical and stylistic direct surveys, historical investigations and practical appli cations on real tasks. The aims of the research in the rehabilitation field are the seismic protection of historical buildings, the definition of non-linear modelling procedures for the structural analysis of ancient structures (with particular focus on the stability of stone structures), the definition of experimental procedures and non-destructive tests for the static and dynamic identification of structures. Some of the activities are connected to research contracts: • with the Soprintendenza ai BB. AA. of Siena in order to carry out an experimental inspection with static and dynamic tests to analyse the roof stability and the structural disorders of the church in the Abbey of Monte Oliveto Maggiore (SI); • with the Studio Comes of Firenze, to analyse the data collected by the monitoring system of the church of San Francesco in Arezzo, where a cycle of paintings on “the history of the Holy Cross” by Piero della Francesca is located; • with the Fabbriceria of the Dome of Parma, to analyse the monitoring data from the Dome and the Bell Tower; • with the Modena City Council for an inspection on the wooden structures of the Theatre of Modena. Moreover, studies are currently ongoing: • on the identification and the reuse of the former Convent of San Francesco in Parma, which is planned to be turned from a prison to a university didactic centre; • on the stability of stone structures with numerical methods and seismic analyses, with applications on the temples of Angkor in Cambodia; • on structural monitoring methods for historical buildings. PERSONALE Prof. Carlo Blasi - professore straordinario [email protected] tel. 0521 90.5909 Prof. Dezzi Bardeschi - professore a contratto Prof. Rossana Gabasso - professore a contratto Prof. Nora Lombardini - professore a contratto Ing. Eva Coïsson - dottoranda PUBBLICAZIONI C. Blasi: “The rehabilitation of the historic core of Split” – Atti del Convegno “Internationale EIPOS Konferenz Ökologie im Bauwesen” Dresden 14-15 April 2000. C. Blasi e AA.VV.: “Manuale del Restauro” –Mancosu Editore S.r.l. Roma 2001. C. Bessac, C. Blasi, G. Peqeux: “Archéologie et restauration du Pont de Mostar” in “Archéologia” n°376, marzo 2001 – Edition Faton, Parigi – pp. 48-59. C. Blasi: “Hagia Sophia in Istanbul: geometry, earthquakes and restorations” in “Hagia Sophia Surveying Project” – Architectural Institute of Japan – Tokio 2001 pp. 179-203. Blasi C., Coïsson E., Ferretti D.: “The use of carbon fibres in restoring the stables of the Medici villa of Poggio a Caiano – Florence”, First International Conference on Innovative Materials and Technologies for Construction and Restoration -IMTCR04, Lecce 6-9 June 2004. Belletti B., Coïsson E.: “General survey and FE analysis of the Monte Oliveto Maggiore church (Siena, Italy)”. IV International Seminar on Structural Analysis of Historical Construction, Padova 10-12 Novembre 2004. Abbazia di Monte Oliveto MaggioreSiena (a destra). Indagini sulle volte della chiesa dell'Abbazia (a sinistra). The Monte Oliveto Maggiore AbbeySiena (at right). Inspections on the vaults of the church of the Abbey (at left). 10 C M Y CM MY CY CMY K SCIENZA DELLE COSTRUZIONI L’attività di ricerca del settore “Scienza delle costruzioni” è indirizzata verso le seguenti tematiche fondamentali: COMPORTAMENTO DI MATERIALI E STRUTTURE FESSURATE STRUTTURE IN CALCESTRUZZO ARMATO E FIBRORINFORZATO STABILITÀ DI STRUTTURE INGEGNERISTICHE I componenti di questo Settore sono impegnati in attività di ricerca e coordinamento a livello internazionale: Andrea Carpinteri: Membro del Comitato Scientifico della Rivista Internazionale “Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures” dal 1996 al 2002; Membro del Comitato Scientifico della Rivista Internazionale “International Journal of Fatigue” dal 1997 al 2001; Presidente del Comitato TC3 (Technical Committee “Fatigue of Engineering Materials and Structures”) dell’ESIS (European Structural Integrity Society) dal 2000. Roberto Brighenti: Membro del Comitato Scientifico della Rivista Internazionale “International Journal of Fatigue” dal 2001. Andrea Spagnoli: Membro del Comitato Scientifico della Rivista Internazionale “Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures” dal 2004. I TEMI DI RICERCA • studio del comportamento di strutture fessurate (fig. 1), • definizione di procedure di analisi e di progettazione di strutture metalliche e in calcestruzzo armato o fibrorinforzato, anche soggette a carichi variabili ciclicamente nel tempo, • verifica di strutture nei riguardi della loro stabilità (fig. 2). Le metodologie e le procedure di ricerca si basano su indagini bibliografiche, su analisi di dati sperimentali, su studi teorici e numerici e su verifiche progettuali relative a problematiche reali. Obiettivi delle ricerche sono : • lo studio del comportamento dei materiali per strutture ingegneristiche, • la protezione sismica degli edifici, • la definizione di procedure di modellazione teorica e numerica per l’analisi strutturale, con particolare interesse per la stabilità e il comportamento a frattura, • la definizione di procedure sperimentali per l’identificazione statica e dinamica delle strutture. Fig. 1. Campo tensionale in una lastra tesa doppiamente fessurata Fig. 1. Stress field in a double-edge cracked plate under tensile loading Fig. 2. Modo di imbozzamento di un cilindro (con spessore della parete variabile) in materiale composito laminato soggetto a compressione assiale Fig. 2. Out-of-plane displacement contour of the buckling mode in a laminated composite cylinder (with variable wall thickness) under axial compression 11 C M Y CM MY CY CMY K STRUCTURAL MECHANICS The research activity in the area of “Structural Mechanics” is focused on the following fundamental topics: • Fracture Mechanics of Engineering Materials and Structures •Reinforced and Fibrereinforced Structures • Structural stability Aims of the research activity are: • study of the mechanical behaviour of engineering materials, • seismic preservation of buildings, • theoretical and numerical modelling of structures with emphasis to stability and fracture behaviours, • experimental procedures for static and dynamic identification of structures. The academic staff in the area of “Structural Mechanics” is currently involved in several research and coordination activities at an international level: Andrea Carpinteri: Member of the Editorial Board of the International Journal “Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures” from 1996 to 2002; Member of the Editorial Board of the International Journal “International Journal of Fatigue” from 1997 to 2001; Chairman of the Technical Committee “Fatigue of Engineering Materials and Structures” (TC3) of ESIS (European Structural Integrity Society) since 2000. Roberto Brighenti: Member of the Editorial Board of the International Journal “International Journal of Fatigue” since 2001. Andrea Spagnoli: Member of the Editorial Board of the International Journal “Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures” since 2004. PERSONALE Prof. Andrea Carpinteri - professore ordinario [email protected] tel. 0521 90.5918 Ing. Roberto Brighenti - ricercatore [email protected] tel. 0521 90.5910 Ing. Andrea Spagnoli - ricercatore [email protected] tel. 0521 90.5927 Ing. Sabrina Vantadori - dottoranda PUBBLICAZIONI A. Carpinteri, M. de Freitas, A. Spagnoli (Editors), Biaxial/Multiaxial Fatigue and Fracture. ESIS STP 31, Elsevier Science Ltd., Oxford, U.K., 2003. A. Carpinteri, R. Brighenti, A three-parameter model for fatigue behaviour of circumferential surface flaws in pipes. International Journal of Mechanical Sciences, Vol.42, No.7, 1255-1269, 2000. A. Carpinteri, R. Brighenti, A. Spagnoli, A fracture plane approach in multiaxial high-cycle fatigue of metals. Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures, Vol.23, No.4, 355-364, 2000. A. Carpinteri, R. Brighenti, A. Spagnoli, Fatigue growth simulation of part-through flaws in thick-walled pipes under rotary bending. International Journal of Fatigue, Vol.22, No.1, 1-9, 2000. A. Carpinteri, R. Brighenti, A. Spagnoli, External surface cracks in shells under cyclic internal pressure. Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures, Vol.23, No.6, 467-476, 2000. A. Carpinteri, A. Spagnoli, Multiaxial high-cycle fatigue criterion for hard metals. International Journal of Fatigue, Vol.23, No.2, 135-145, 2001. A. Carpinteri, A. Spagnoli, S. Vantadori, An approach to size effect in fatigue of metals using fractal theories. Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures, Vol.25, No.7, 619-627, 2002. A. Carpinteri, A. Karolczuk, E. Macha, S. Vantadori, Expected position of the fatigue fracture plane by using the weighted mean principal Euler angles. International Journal of Fracture, Vol.115, No.1, 87-99, 2002. A. Carpinteri, A. Spagnoli, S. Vantadori, A multiaxial fatigue criterion for random loading. Special Issue of Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures,Vol.26, No.6, 515-522, 2003. A. Carpinteri, R. Brighenti, S. Vantadori, A numerical analysis on the interaction of twin coplanar flaws. Special Issue of the International Journal Engineering Fracture Mechanics, Vol.71, No.4-6, 485-499, 2004. A. Carpinteri, A. Spagnoli, A fractal analysis of size effect on fatigue crack growth. International Journal of Fatigue, Vol.26, No. 2, 125-133, 2004. 12 C M Y CM MY CY CMY K STRADE E TRASPORTI L’attività di ricerca del settore “Strade e Trasporti” è finalizzata al perfezionamento delle teorie e delle tecniche di progettazione e costruzione di infrastrutture per trasporti stradali, ferroviari ed aeroportuali. struzione di strade intrinsecamente sicure. La produzione scientifica degli ultimi anni è stata finalizzata alla definizione di modelli reologici per lo studio delle pavimentazioni flessibili, alla validazione delle procedure di trattamento e di riciclaggio delle pavimentazioni stradali esistenti e di rifiuti industriali finalizzate alla produzione di materiali idonei a costituire nuove opere, avvalendosi di collaborazioni con enti ed aziende attenti alla salvaguardia ed allo sviluppo del territorio. Engineering • l’Helsinki University of Technology ed in ambito nazionale: • Rete Ferroviaria Italiana, • Ministero delle Infrastrutture e dei Traspor- La dotazione di sofisticate apparecchiature per lo studio delle prestazioni dei materiali per la sovrastruttura viaria sia in laboratorio (laboratorio Prove Materiali e Strutture, Laboratorio Bitumi Nello studio della concezione del progetto, sia e Conglomerati Bituminosi) sia in situ (Unità Mobile di rilevamento) della singola opera che consente di affiancare di un sistema di traall’attività di ricerca anche sporto, viene dedicata SICUREZZA DELLA CIRCOLAZIONE l’offerta di servizi di ecparticolare attenzione cellenza per l’analisi del ai principi della geMATERIALI DA COSTRUZIONE STRADALI degrado delle infrastrutstione e della manuture di trasporto. tenzione quali aspetti MOBILITA’ E TRAFFICO di estrema attualità. Il settore Strade e TraPROGETTAZIONE AVANZATA DI sporti, già Unità di ricerca I temi della sicurezza INFRASTRUTTURE VIARIE del CIRS (Centro Interudella circolazione e dei niversitario di Ricerca cantieri,della incidenStradale), vanta collabotalità, della mobilità di persone e merci si affiancano all’analisi avanzata razioni con i maggiori gruppi di ricerca a livello delle prestazioni dei materiali da costruzione, mondiale quali: della dinamica del corpo stradale e delle sovra- • l’Università della Florida strutture, con livelli di eccellenza riconosciuti • il Recycled Material Resource Center dai numerosi progetti di ricerca di valenza • il Minnesota Department of Transportation internazionale in atto. • il Nottingham Center for Pavement Progettazione avanzata di infrastruttre viarie Roads advanced design La ricca offerta didattica del settore “Strade e Trasporti” è stata strutturata specificamente per venire incontro alle esigenze locali e nazionali di una forte accelerazione dello sviluppo delle infrastrutture viarie, cogliendo le reali necessità di formare tecnici competenti nel campo dell’Alta Velocità ferroviaria, delle sovrastrutture aeroportuali, della progettazione e co- 13 C M Y CM MY CY CMY K ROAD AND TRANSPORTATION The research of Road and Transportation Section is focused on improving theories and techniques for project and construction of transportation infrastructures in roads, railways and airports. In the study of a structure or transportation system, particular attention is paid to the project of present issues as management and maintenance. The themes of traffic and yards safety, car crash, mobility, advanced analysis of construction materials performances, dynamics of road structures are studied at high levels, proved by international research projects in progress. Recent scientific production is oriented to define rheological models for asphalt pavements design, to validate procedures of processing and recycling of existing roads and industrial waste with the purpose of producing suitable materials for new constructions. This aim is pursued availing of the collaboration of agencies and com- PERSONALE Prof. Ing. Antonio Montepara - professore ordinario panies careful to environmental development and preservation. The didactic offer of Road and Transportation Section is specifically structured to satisfy local and national requirements of a strong development of road infrastructures, understanding the actual need of qualified engineers for high speed railways, airports and for design and construction of intrinsic safe roads. Research activity is joined to the offer of excellent services for analysis of transportation infrastructures deterioration, by means of advanced equipments for studying construction materials performances both in laboratory (Laboratory for tests on Materials and Structures, Laboratory for Bituminous Materials and Bituminous Mixtures) and in situ (Mobile Unit for Roads Survey). The Road and Transportation Section, which is a research unit of CIRS (Centro Interuniversitario di Ricerca Stradale), has collaborations with the greatest research groups as the University of Florida, the Recycled Materials Resource Center, the Minnesota Department of Transportation, the Nottingham Center for Pavement Engineering, the Helsinki University of Technology, RFI (Rete Ferroviaria Italiana), Ministry of Infrastructures and Transports, Provincia di Parma. Studio della meccanica della frattura Study of Fracture mechanic Cantiere sperimentale Experimental Yard [email protected] tel. 0521 90.5904 Prof. Ing. Felice Giuliani - professore associato [email protected] tel. 0521 90.5905 Assegnisti di ricerca Ing. Arianna Costa Ing. Gabriele Tebaldi - dottorandi Ing. Silvia Rastelli Ing. Ines Antunes PUBBLICAZIONI A. Montepara, F. Giuliani, S. Rastelli ,“Einige hinweise zum projekt kaltrecycling von asphaltgranulat stabilisiert mit bituminöse emulsionen”, 3rd Eurasphalt & Eurobitume Congress, Vienna, Austria, 2004. A. Montepara, G. Tebaldi, A. Costa,“Relation between crack growth parameters and mechanical characteristics the high modulus asphalt concrete”, 5th RILEM International Conference about Cracking in Pavement, Limoges, Francia, 2004. A. Montepara, F. Giuliani,“Rate of ageing of asphalt cement in milled reclaimed asphalt pavement”, 3rd International Symposium on Maintenance and Rehabilitation of Pavements and Technological Control, University of Minho, Portogallo, 2003. F.Giuliani, “Winter maintenance of porous asphalt pavements”, XI PIARC International Winter Road Congress, Sapporo, Giappone, 2002. A. Montepara, F. Giuliani,“Studio degli incidenti stradali nella città di Parma mediante l’implementazione di una rete neurale artificiale”, XXIV Convegno Nazionale Stradale AIPCR, Saint Vincent (AO), 2002. 14 C M Y CM MY CY CMY K TECNICA DELLE COSTRUZIONI L’attività di ricerca del settore “Tecnica delle Costruzioni” segue un articolato percorso che si snoda secondo alcune direttive preminenti. Innanzitutto vanno ricordati gli studi di base per l’analisi non lineare delle strutture, tra le quali quelle di conglomerato armato hanno un’importanza rilevante, senza tuttavia dimenticare quelle in muratura di laterizio. Tra queste ultime, ad esempio, si sono indagate con particolari approcci ispirati alla meccanica della frattura ed ai cosiddetti “micropiani”, alcune murature di edifici monumentali, ricercandone il degrado non solo strutturale, ma anche, in alcuni casi, di tipo chimico-fisico. Gli studi di base affrontati hanno consentito di giungere alla formulazione di particolari approcci non lineari che hanno permesso l’analisi di travi in conglomerato armato ordinario e precompresso aventi particolari geometrie. CONVENZIONI • con la Fabbriceria della Basilica Cattedrale di Parma, per la consulenza scientifica relativa all’analisi della stabilità del campanile del Duomo di Parma ed all’analisi dei dati rilevati attraverso il sistema di monitoraggio esistente per la struttura del Duomo; • con la ditta AREA Prefabbricati Srl per determinare, attraverso modellazione numerica ad elementi finiti, i criteri progettuali utili ai fini dell’esecuzione e produzione di un elemento prefabbricato di copertura; • con l’Associazione Produttori di Solai Alveolari Precompressi (ASSAP) per la stesura di un manuale teorico-tecnico sulle metodologie di calcolo dei solai alveolari precompressi. Un altro filone di ricerca ha interessato lo studio dell’instabilità delle strutture, valutando opportunamente, secondo particolari metodologie di calcolo numerico computazionale, le classiche due non linearità presenti nel problema: quella di tipo geometrico e quella di tipo meccanico. Non va poi dimenticato lo studio di natura sperimentale affrontato mediante una particolare metodologia a luce laser, in grado di consentire l’individuazione del campo di spostamenti in materiali aventi modesta deformazione specifica, quali, ad esempio, i conglomerati artificiali e non. Con tale metodologia, cosiddetta E.S.P.I., è possibile valutare il processo di danneggiamento locale che conduce alla formazione di bande di danneggiamento nel materiale in esame, ricavando così fondamentali indicazioni da tradurre successivamente in un’idonea schematizzazione teorica atta ad interpretare correttamente il comportamento meccanico del materiale stesso. Mappa di spostamenti (ottenuta con metodo E.S.P.I.) di un provino teso rinforzato con lamine in fibre di carbonio. Displacement map (obtained with E.S.P.I. technique) of a tensile specimen reinforced with carbon fibers plates. Analisi agli elementi finiti di un pavimento industriale in calcestruzzo fibrorinforzato sollecitato con un carico posto in diverse posizioni. Finite element analysis of a fiberreinforced concrete slab loaded in different positions. 15 C M Y CM MY CY CMY K BUILDING TECHNIQUES The research activity in the sector of “Building Techniques” regards a number of main themes. First of all basic studies are carried out for non-linear analysis of structures, mainly in reinforced concrete, but also in brick masonry. Among the latter, for example, some ancient masonry structures have been inspected with particular approaches inspired by the fracture mechanics and by the so-called “microplanes”, analysing not only the structural decay, but also, in some cases, chemical and physical decay. These basic studies have lead to the formulation of particular non-linear approaches that allowed analysing plain and pre-stressed concrete beams with peculiar geometries, like high span roof elements and hollow core slabs. Another research field is the survey of structures instability, with the evaluation, through particular computational methods, of the two classical non-linearities existing in the problem: the geometrical and the mechanical one. It was thus possible to examine the stability of reinforced concrete structures, evaluating for example the reliability measure of a pre-cast frame, particularly slender. Moreover, an experimental study has been carried out with a particular laser technique that allows analysing the displacement field in materials with low specific deformation, like artificial and natural concretes. With this technique, so-called E.S.P.I., it is possible to evaluate the local damage process that leads to the formation of damage bands in the examined material, obtaining fundamental indications that can be later on translated in a suitable theoretical scheme to interpret correctly the material mechanical behaviour. Three research contracts are currently active: • with the Fabbriceria della Basilica Cattedrale di Parma for the scientific consultancy on the analysis of the stability of the Parma Dome bell tower and on the analysis of the data collected by the monitoring system on the Dome structure; • with the Area Prefabbricati Srl to determine, through finite element analysis, design criteria to realize and produce a pre-cast roof element;with the Association of Pre-stressed Hollow Core Slabs Producers (ASSAP) to elaborate a theoretical-technical manual on design methods for pre-stressed hollow core slabs. PERSONALE Prof. Ivo Iori - professore ordinario [email protected] tel. 0521 90.5921 Prof. Roberto Cerioni - professore associato [email protected] tel. 0521 90.5928 Ing. Daniele Ferretti - ricercatore [email protected] tel. 0521 90.5943 Ing.Beatrice Belletti - ricercatrice [email protected] tel. 0521 90.5930 Ing. Patrizia Bernardi - assegnista Ing. Eva Coïsson - dottoranda Ing. Elena Michelini - dottoranda Ing. Andrea Mordini - dottorando Ing. Luca Provenzale - dottorando PUBBLICAZIONI Belletti B., Bernardi P., Cerioni R., Iori I. (2003), “On the behaviour of R/C beams without shear reinforcement”, EURO-C 2003 Congress, March 17-20, St. Johann im Pongau. Belletti B., Cerioni R., Iori I., Provenzale L., “Model for Nonlinear Analysis of Reinforced Concrete Beams”, STUDIES AND RESEARCHES, Graduate School in Concrete Structures, Fratelli Pesenti, Politecnico di Milano, Italy,Vol. 23, 2002. Coïsson, E., Ferretti, D. “Osservazione con tecnica ESPI del comportamento a compressione di materiali quasi fragili”, Atti del XXXI Convegno AIAS, 18-21 settembre 2002, Parma, 91. Fantilli, A.P., Ferretti, D., Iori, I., Vallini, P. (2002) “Mechanical model for failure of compressed concrete in reinforced concrete beams”, Journal of Structural Engineering, ASCE, 128, 5, 637-645. Ferretti D., Iori I., Morini M. (2002), “La stabilità delle strutture: il caso delle costruzioni in cemento armato”, McGraw-Hill Italia. Bazant Z.P., Ferretti D. (2001), “Asymptotic temporal and spatial scaling of coupled creep, aging, diffusion and fracture processes.” in CONCREEP6, (eds. ZP Bazant, F. Wittman and F-J. Ulm), Elsevier. Belletti, B., Cerioni, R. and Iori, I., “A Physical Approach for Reinforced Concrete (PARC) membrane elements”, J. Struct. Engrg., ASCE, 127(12), 2001. Fantilli A.P., Ferretti D., Iori I., Vallini P. (1998),“Flexural deformability of reinforced concrete beams.” Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 124, No. 9, 1041-1049. 16 C M Y CM MY CY CMY K TOPOGRAFIA E FOTOGRAMMETRIA Le principali attività di ricerca sono: • il posizionamento dinamico di sensori fotografici integrati a sistemi di navigazione • la classificazione di dati da altimetria laser • le tecniche di orientamento automatico in fotogrammetria digitale. Il posizionamento dinamico di sensori fotografici integrati a sistemi di navigazione interessa sia la fotogrammetria aerea, nella produzione di cartografia ed ortofoto, sia il rilievo nel settore stradale tramite veicoli attrezzati. L’obiettivo dei sistemi integrati è quello di determinare la posizione e l’assetto della camera da presa ad ogni scatto, tramite le informazioni raccolte dal sistema di navigazione. A partire da coppie di tali immagini, ormai georeferenziate, è immediata la restituzione (cioè il calcolo delle coordinate e la rappresentazione cartografica) dei particolari della scena. Fondamentale per il funzionamento di tali sistemi, oltre all’integrazione tra i componenti, è la calibrazione del sistema (interfacciamento camera-ricevitore, interpolazione della traiettoria, determinazione dei parametri di trasformazione tra i sistemi di riferimento dei diversi sensori. In questo ambito presso il Dipartimento si sta sperimentando un veicolo per il rilievo stradale (Fig. 1), attrezzato con 2 telecamere digitali e 2 GPS; inoltre il settore partecipa a gruppi di ricerca nazionali ed internazionali sulle tecniche di calibrazione di sistemi integrati cameraIMU/GPS e sui metodi di verifica delle precisioni di georeferenziazione. Fig. 1- Il veicolo rilevatore The mobile mapping van of the Department THE SURVEYING AND PHOTOGRAMMETRY AREA There are currently 3 main research Fig. 2 Il Laser scanner Principle of laser scanning Il laser a scansione aviotrasportato è uno dei sistemi di acquisizione dati per la produzione di DTM attualmente più efficienti ed accurati. Esso è costituito da un telemetro laser integrato ad un sistema IMU/GPS, montati su aereo (Fig. 2). Nel corso del volo, impulsi laser inviati sul terreno consentono la determinazione delle coordinate di migliaia di punti al secondo; questa mole di dati va tuttavia filtrata da errori di acquisizione e classificata, distinguendo edifici, vegetazione e terreno. A tale scopo in collaborazione con l’Università degli Studi di Roma, sono stati sviluppati algoritmi di classificazione del terreno e la localizzazione e ricostruzione degli edifici, con la generazione del relativo modello solido, esportabile in ambiente CAD. Nella fotogrammetria digitale le attività sono rivolte principalmente allo studio di metodi per l’orientamento delle immagini e la restituzione di punti tramite accoppiamento di punti omologhi per correlazione d’immagini (triangolazione aerea automatica) o con tecniche numeriche (RANSAC, matrice fondamentale, tensore trifocale); sono in atto applicazioni al monitoraggio delle deformazioni di materiali per pavimentazioni sottoposti a carico nonchè dei movimenti di innesco di frane su modelli in laboratorio. topics: direct georeferencing, laser scanning and automatic orientation. In direct georeferencing 1-step and 2-steps methods have been proposed and successfully applied to the calibration of integrated IMU/GPS systems in aerial photogrammetry. A mobile mapping van, currently equipped with just 2 digital synchronized cameras and 2 GPS receiver (Fig. 1) is being tested for application in road cadastre and road maintenance. In laser scanning (Fig. 2) a strategy for raw data classification in 3 main classes (buildings, bare terrain and vegetation) has been implemented within a rule-based hierarchical framework who relies on the analysis of topological relationships among homogeneous regions. Vegetation is removed from raw data by thresholding the residuals of a spline interpolation. Building reconstruction is performed looking for roof planes and roof edges, building up their topology and constructing the polyhedral building model. In addition to several applications of digital photogrammetry to particle tracking, deformation monitoring and Automatic Aerial Triangulation, research is being carried out on efficient methods to automate image orientation in terrestrial photogrammetry too. PERSONALE Prof. Ing. Gianfranco Forlani - professore associato [email protected] 0521 90.5934 Ing. Alberto Varini - assegnista Ing. Riccardo Roncella - dottorando PUBBLICAZIONI Nardinocchi C., Forlani G. (2001) Building detection and roof extraction in laser scanning data. In: Gruen, Baltsavias, Van Gool (ed’s) “Automatic extraction of man-made objects from aerial and space images”, Ascona, 10-15 giugno 2001, Balkema, Lisse, The Netherlands, 2001, 319-330. Forlani G., Pinto L. (2002). A single step calibration procedure for IMU/GPS in aerial photogrammetry. IAPRS, Vol. 34 Part. 3B. Roncella, R. Forlani G. (2003). Image-to-image perspective rectification. IAPRS, Vol. 34 Part. 5/W12, 289-293. C Dipartimento di Ingegneria Civile, dell’Ambiente, del Territorio e Architettura Il Direttore del Dipartimento per il quadriennio 2000-2004 è il Prof. Ing. Gian Paolo Giani. M Y CM MY CY CMY K Parco area delle Scienze 181/a - 43100 Parma (PR) tel. +39 0521 90.5923 - fax 90.5924 www.unipr.it//arpa/dipcivil/ A livello internazionale il Dipartimento ha svolto programmi di ricerca finanziati dalla comunità europea e ha, tramite i suoi docenti e ricercatori, continue collaborazioni con importanti Università europee e statunitensi. Tra queste si ricordano l’Imperial College di Londra, l’Università di Grenoble, l’Università Tecnica di Grenoble, il Politecnico di Losanna, il Dipartimento di Ingegneria Civile e dei Minerali e il Dipartimento di Trasporti del Minnesota. Il Direttore del Laboratorio Ufficiale di Prove Materiali e Strutture è il Prof. Antonio Montepara. Convenzioni e Contratti di ricerche Il Responsabile del Laboratorio di Idraulica e Costruzioni Idrauliche è il Prof. Paolo Mignosa. Prof. Ing. Gian Paolo Giani Il Dipartimento di Ingegneria Civile, dell’Ambiente, del Territorio e Architettura sviluppa attività di ricerca pura ed applicata nell’ambito dell’ingegneria delle costruzioni ed infrastrutture civili, dell’ingegneria per la difesa e pianificazione del territorio e per la salvaguardia dell’ambiente e del patrimonio edilizio. L’attività di ricerca del Dipartimento riguarda anche la progettazione e la composizione architettonica, il recupero e il restauro del costruito e di altre discipline che concorrono alla formazione di ingegneri civili, dell’ambiente del territorio e di architetti. Accanto a studi teorici e ricerche sperimentali sul comportamento meccanico e idraulico di mezzi naturali e di conglomerati e sul comportamento di strutture il Dipartimento è anche presente sul territorio sia a livello locale, sia a livello nazionale ed internazionale. • l’Autorità di Bacino del fiume Po, • l’Agenzia Interregionale per il Po, • il Comune di Parma, • il Comune di Modena, • le Provincie di Parma, Genova e Chieti, • l’Agip Petroli-Enitecnologie, • la Maccaferri SPA, • l’USL di Carrara, • la Società Autocamionale della Cisa, • la Fabbriceria del Duomo di Parma, • la Società RDB Spa, • la Regione Emilia Romagna, • la Regione Valle d’Aosta, • l’Associazione Solai Alveolari Prefabbricati, • le Soprintendenze ai BB.AA. di Siena e di Arezzo.