Mission
La sezione di Ingegneria del Dipartimento di Bioscienze e Territorio aggrega un gruppo di docenti e ricercatori che operano prevalentemente nel settore dell’Ingegneria Civile e Ambientale e dell’Architettura, ovvero che operano in maniera transdisciplinare nel campo della sostenibilità ambientale e della sicurezza.
Come è ben noto, le conoscenze e le competenze degli ingegneri sono orientate allo sviluppo di metodiche di analisi, progettazione e monitoraggio delle costruzioni e dell’ambiente traendo vantaggio dalle conoscenze di scienze di base come quelle dell’area della chimica e della fisica.
Gli obiettivi di ricerca della sezione, quindi, consistono nello sviluppo di metodi e procedure per la conservazione manutenzione e rigenerazione delle costruzioni a servizio delle aree urbanizzate e delle Aree Interne, ampiamente presenti sul territorio regionale. Particolare attenzione è altresì rivolta al trasferimento tecnologico e allo sviluppo di metodiche interdisciplinari per la soluzione di problemi applicativi nell’area della sostenibilità e della sicurezza.
L’attività di ricerca è sintetizzata sui temi di:
Impatto della ricerca
L’attività di ricerca è prevalentemente di tipo applicato, anche se alcuni temi sono quelli propri della ricerca di base. La produzione scientifica complessiva del gruppo è generalmente di alto livello. La maggior parte dei ricercatori appartengono a settori cosiddetti di tipo “bibliometrici” con alcuni ricercatori che hanno un track record di articoli scientifici che li pone al di sopra delle mediane di riferimento rispetto a quelle del loro settore scientifico disciplinare.
In diverse circostanze, le attività di ricerca che poi verranno dettagliate nel seguito, hanno un impatto significativo non solo in termini di pubblicazioni scientifiche già prodotte o che verranno redatte a breve – che, di fatto, costituiscono l’elemento chiave con cui si valuta quello che il ricercatore di un ente pubblico restituisce alla propria comunità che ne sostiene i costi – ma anche perché in linea con gli indirizzi verso cui si muove la ricerca europea nell’ambito di Horizon 2020, o perché esse hanno un chiaro riscontro applicativo. Applicativo perché forniscono prevalentemente un contributo nella progettazione, analisi, valutazione e recupero di opere di ingegneria delle costruzioni o perché legate a temi che poi possono essere riversati nella redazione o nell’aggiornamento di norme tecniche o linee guida.
Il carattere fortemente interdisciplinare della compagine di ricerca della sezione ben è evidenziata dalla presenza di ricercatori impegnati tra l’altro in temi di ricerca di base, come quella sulla fisica delle particelle. Tali attività, rese possibili dalla integrazione del Dipartimento in una rete nazionale e internazionale di collaborazioni, ha un impatto rilevante perché legata a importanti esperimenti svolti utilizzando apparecchiature sperimentali all’avanguardia, tra i quali è opportuno citare l’Esperimento Muon g−2 e Esperimento Mu2e di fisica delle particelle al Fermilab
Non ci sono attualmente iniziative di terza missione attive, sebbene alcuni ricercatori e assegnisti afferenti alla sezione siano stati protagonisti di iniziative collegate a spin-off universitari divenuti micro imprese innovative tuttora operanti sul mercato.
Nello specifico delle attività qui documentate, e utilizzando come chiave di lettura il fattore di scala per problemi che vanno da quelli più grandi ai più piccoli, alcuni elementi che caratterizzano l’impatto della ricerca sono qui indicati.
- Monitoraggio ambientali di analisi inorganici (elementi tossici) e organici nell’ambiente;
- Processo di ossi-gassificazione di fanghi di depurazione e biomassa recuperata da scarti vegetali per la produzione di syngas;
- Produzione di microalghe coltivate in acque reflue come liquido di coltura per il loro accrescimento;
- Gestione delle acque e dei sedimenti di Invasi Artificiali;
- Gestione delle reti idriche e utilizzo di sistemi per la produzione di energie rinnovabili;
- Eventi idrologici estremi.
- Progettazione di strutture in legno;
- Monitoraggio strutturale per la protezione del costruito, anche in zona sismica;
- Manutenzione e gestione delle opere d’arte appartenenti alle reti stradali;
- Sviluppo di modelli per la valutazione della vulnerabilità sismica a scala territoriale;
- Analisi di pendii instabili in terreni e rocce;
- Analisi del comportamento delle condotte interrate in terreni liquefacibili;
- Scavo tradizionale e meccanizzato di gallerie;
- Dighe di materiali sciolti e di calcestruzzo;
- Trattazione termodinamica dei mezzi porosi compresa la localizzazione delle deformazioni;
- Analisi numeriche avanzate di problemi di ingegneria geotecnica sismica;
- Analisi dei meccanismi di innesco dei fenomeni di liquefazione;
- Formulazione numerica multi-scala per la moderazione di fenomeni di erosione interna regressiva.
- Augmented Architecture (esoscheletri multifunzionali);
- Augmented nature (stampa 3d in terra bio armata e vegetata);
- Digitalizzazione nel mondo delle costruzioni per la documentazione e la salvaguardia del costruito;
- Building Information Modeling (BIM) nell’ingegneria civile e nell’architettura;
- Analisi e progettazione di interventi per la valorizzazione del costruito collocate nell’ambito delle Aree Interne;
- Sistemi informativi territoriali per la gestione della sicurezza e della conservazione del patrimonio costruito.
Ingegneria ambientale e della sostenibilità
Il tema dell’ambientale e della sostenibilità ha rappresentato e rappresenta soprattutto oggi un argomento di ricerca di fondamentale importanza nel campo dell’ingegneria. Questo soprattutto a seguito degli effetti dei cambiamenti climatici che stanno pesantemente influendo sulle condizioni ambientali del nostro pianeta. In quest’ottica i ricercatori della Sezione di Ingegneria svolgono, a vari livelli, studi e ricerche finalizzati ad innestare un processo innovativo della filiera circolare e sostenibile nel campo dell’ingegneria civile ed ambientale. I ricercatori di sezione svolgono studi che interessano, da un lato, il monitoraggio ambientale e la messa a punto di tecniche di riutilizzo di materiali naturali e vegetali e, dall’ altro, discipline più prettamente tecniche riguardanti la gestione delle acque e reti idriche (finalizzate anche alla produzione di energie rinnovabili) e lo studio di impatto eventi idrologici estremi.
Ingegneria civile strutturale e geotecnica
I temi di ricerca riguardanti l’ingegneria civile svolti all’interno del Dipartimento hanno un carattere transdisciplinare, poiché coinvolgono molteplici ambiti disciplinari appartenenti ai settori dell’ingegneria strutturale e geotecnica. Nell’ambito dell’ingegneria strutturale le tematiche di ricerca trattano principalmente studi finalizzati alla definizione di criteri di progettazione antisismica per opere civili di nuova realizzazione, avvalendosi del supporto da strumenti digitali e informatici che consentono di svolgere analisi numeriche avanzate. Particolare attenzione è data anche allo sviluppo di metodologie di progetto o di intervento su strutture esistenti capaci di integrare gli aspetti di resistenza alle azioni sismiche con quelli sostenibilità ambientale e risparmio energetico. Grande attenzione è anche rivolta ai temi della conservazione e valorizzazione delle costruzioni esistenti, sia di edifici ordinari che di interesse monumentale e/o di pregio. A tal fine, nella sezione è incardinato un filone di ricerca riguarda il monitoraggio strutturale e la definizione di criteri di intervento a scala di singola opera strutturale, che si focalizzano soprattutto sulle tipologie di costruzioni presenti nelle cosiddette Aree Interne che hanno grande importanza in ambito Regionale. In quest’ottica, sono incorso ricerche riguardanti la definizione di strategie di mitigazione del rischio sismico a scala territoriale (Regionale) utile a sviluppare modelli di salvaguardia e del patrimonio edilizio e culturale esistente attraverso lo sviluppo di cosiddetti modelli di fragilità a scala urbana.
Molti temi di ricerca svolti dalla Sezione si basano sull’utilizzo di modellazione computazionale avanzata (anche con codici open-source) riguardanti la simulazione del comportamento meccanico dei materiali e di strutture. Tali attività sono finalizzate in particolare alla descrizione del comportamento plastico e ciclico di strutture e infrastrutture sotto azioni generalizzate di natura dinamica, sia ad elevato numero di cicli (traffico sulle infrastrutture), che oligociclico (sisma). L’implementazione è eseguita modificando e ottimizzando codici di calcolo agli elementi finiti in modo da essere efficacemente parallelizzati per sfruttare i benefici di infrastrutture di calcolo ad elevate prestazioni. Sono altresì trattati problemi generali dell’ingegneria geotecnica sismica, ed in particolare quelli relativi all’interazione terreno-struttura e alle deformazioni permanenti del terreno (liquefazione e instabilità di versante). Analogamente, nell’ambito della modellazione computazionale studi e ricerche sono stati svolti, e altri sono incorso, riguardanti il comportamento di dighe di calcestruzzo e le dighe di materiali sciolti con manto di tenuta.
Rigenerazione del costruito e della conservazione del patrimonio architettonico e ambientale
La ricerca svolta dai ricercatori della Sezione di Ingegneria pone particolare attenzione ai temi di conservazione, protezione e rigenerazione del patrimonio architettonico ed ambientale con lo scopo di introdurre strategie di valorizzazione delle Aree Interne. In questo settore, infatti, alcuni temi di ricerca riguardano la definizione di strategie di intervento sul costruito esistente e di mitigazione del rischio ambientale, finalizzati anche a ricostruire una riconnessione più efficiente tra il costruito e le reti infrastrutturali urbane. Queste ricerche vengono svolte con il supporto di strumenti digitali avanzati che riguardano sia la fase di rilievo (laser-scanner, droni), ma anche le fasi di progettazione che si svolgono in ambiente BIM (Building Information Modelling). La necessità di sviluppare modelli integrati di protezione dai rischi naturali (sismico, idrogeologico, frane) ha consentito lo svolgimento di avviare numerose ricerche finalizzate a definire modelli di vulnerabilità del costruito e dell’ambiente naturale a scala territoriale avvalendosi anche del supporto di sistemi informativi territoriali. In questa macroarea, infine, particolare attenzione è posta al tema della salvaguardia e della protezione delle aree archeologiche presenti in Regione Molise. A tal fine, sono in corso studi che mirano a sviluppare modelli integrati multi-rischio finalizzati alla messa a punto di strategie e modelli di manutenzione, protezione e gestione di siti archeologici minori visti come volano di sviluppo turistico ed economico a livello Regionale.
Competenze
Alcune delle competenze che si possono riscontrare nella sezione Ingegneria del Dipartimento sono qui di seguito sintetizzate, facendo riferimento ai settori dei ricercatori che operano nella struttura.
Studio di metodologie di sintesi e dei fondamenti chimici e chimico-fisici in processi a basso impatto ambientale; studio dell’impatto sull’ambiente dei prodotti chimici naturali e di sintesi.
Il settore si interessa all’attività scientifica e didattico – formativa nel campo dello studio sperimentale dei fenomeni nucleari e dei fenomeni riguardanti le particelle elementari e le loro interazioni fondamentali, incluse quelle gravitazionali. Comprende inoltre le competenze necessarie per investigare i principi di funzionamento della strumentazione atta al controllo e alla rivelazione dei fenomeni studiati, alla produzione e alla rivelazione delle radiazioni, alla trattazione dei dati sperimentali. Comprende le competenze necessarie allo sviluppo e al trasferimento delle conoscenze per le tecnologie innovative. Le competenze di questo settore riguardano anche la ricerca sperimentale nei campi della fisica legata agli acceleratori di particelle, ai reattori nucleari e alle sorgenti radiogene in genere, nonché nei campi della radioattività e delle particelle nucleari e subnucleari di origine cosmica e di rilevanza astrofisica.
L’analisi quali/quantitativa del ciclo dell’acqua; gli interventi per soddisfare i fabbisogni idrici, salvaguardare gli ecosistemi e prevenire/mitigare i disastri naturali; i cambiamenti climatici; il bilancio idrico nel versante e bacino idrografico; monitoraggio/preannuncio per la difesa dalle catastrofi idrogeologiche; l’analisi quali/quantitative delle acque e dei sedimenti nei serbatoi artificiali; lo sviluppo di conoscenze teoriche/sperimentali e di tecniche per la pianificazione, la progettazione, la costruzione e l’esercizio di opere, sistemi e impianti, con particolare riferimento a opere/sistemi: per la protezione del territorio da piogge intense, piene fluviali, frane, erosione generalizzata e localizzata dei corsi d’acqua naturali e interventi di ripascimento per mitigare l’erosione costiera; per l’approvvigionamento della risorsa idrica; sistemi di gestione, controllo e tutela delle risorse idriche inclusi i sistemi di preannuncio delle piene, delle inondazioni del territorio e delle aree costiere e delle onde di maremoto; per la produzione dell’energia idroelettrica; per la raccolta, lo smaltimento e la restituzione delle acque reflue.
Studio ed analisi di metodi e tecniche che consentono di acquisire, integrare, trattare, analizzare, archiviare e distribuire i dati territoriali. Metodi di rilevamento e di monitoraggio del territorio, delle strutture e dei beni culturali, il trattamento dei dati di misura, la produzione e l’aggiornamento della cartografia e dei database topografici, i modelli numerici del terreno e delle superfici, la gestione e la condivisione dell’informazione geografica multidimensionale e multitemporale.
Modellazione fisico-meccanica dei terreni; Valutazione del comportamento meccanico dei terreni in campo statico e dinamico; Caratterizzazione geotecnica del territorio e zonazioni riguardanti i rischi naturali; Analisi, progetto e realizzazione di fondazioni, costruzioni in sotterraneo, condotte, muri, gallerie, rilevati, costruzioni di materiali sciolti; Tecnologie ed i modi d’intervento per il miglioramento delle proprietà dei terreni.
Meccanica dei solidi e dei materiali – Risposta delle costruzioni alle azioni sollecitanti – Analisi di instabilità, frattura, collasso, basate su modellazione fisico-matematica e meccanica computazionale.
Il settore si interessa dell’attività scientifica e didattico-formativa inerente teorie e tecniche rivolte sia alla concezione strutturale ed al progetto di nuove costruzioni, sia alla verifica ed alla riabilitazione strutturale di quelle esistenti. I contenuti scientifico-disciplinari riguardano: le azioni sulle costruzioni, compreso l’effetto dell’azione sismica, il comportamento delle strutture in funzione della tipologia e della morfologia, dei materiali, delle tecniche e delle tecnologie, dell’interazione col terreno e con l’ambiente, dei modi e delle strategie d’uso e di controllo; metodi e strumenti per la progettazione strutturale, la realizzazione e la gestione di strutture; valutazioni di vulnerabilità, affidabilità, comfort, sicurezza e durabilità; sperimentazione, collaudo e monitoraggio delle costruzioni; indagini storiche sul costruire, verifiche di sicurezza e soluzioni d’intervento strutturale applicabili all’edilizia storica ed ai monumenti; architettura strutturale.
Progetto architettonico dal dettaglio alla dimensione urbana e metodologie:
- teoriche della progettazione contemporanea;
- sui caratteri distributivi, tipologici, morfologici, linguistici dell’architettura e della città;
- su composizione, logica aggregativa e formale con cui l’organismo si definisce nei suoi elementi e parti e si relaziona col suo contesto;
- progettuali per interventi ex novo o sul costruito.
Temi di ricerca
Alcune delle competenze che si possono riscontrare nella sezione Ingegneria del Dipartimento sono qui di seguito sintetizzate, facendo riferimento ai settori dei ricercatori che operano nella struttura.
Laboratori
Le principali linee di ricerca delle sezioni si svolgono in diversi laboratori all’interno del dipartimento ed afferiscono a vari macro cluster tematici
La finalità di Storia e Innovazione nelle costruzioni (SIC) è sviluppare ricerche multidisciplinari nel settore della protezione, conservazione e manutenzione delle strutture esistenti, con particolare attenzione a quelle di valore storico e architettonico delle Aree Interne, ma anche di investigare l’efficacia di nuovi materiali e tecniche costruttive;
Il campo di azione Ambiente Costruito è costituito da applicazioni di Ingegneria Civile e di Meccanica Computazionale a temi riferibili all’“ambiente costruito”.
Il campo di azione di Dinamica strutturale e Geotecnica (Strega) è dell’analisi delle strutture nuove ed esistenti in campo dinamico, incluse il tema del monitoraggio di strutture e infrastrutture.
L’obiettivo del Laboratorio di Fisica è far comprendere allo studente quali grandezze entrano in gioco nel fenomeno studiato e può analizzare/dedurre il legame tra esse, stimolando in tal modo gli studenti nel fare previsioni e osservazioni su quanto trattato. Le attività sono progettate e realizzate per coinvolgere gli allievi nelle varie fasi di un’indagine scientifica, sia per giungere alla formulazione di una legge fisica, sia per verificare una legge fisica precedentemente studiata. Gli esperimenti svolti consentono di formulare/verificare le leggi che governano i fenomeni studiati, mediante l’acquisizione dei dati sperimentali e la loro successiva analisi. Il laboratorio di fisica è attrezzato per svolgere attività sperimentali nell’ambito della meccanica e dell’elettromagnetismo.