Valutazione dell'efficacia delle procedure di Pushover convenzionali, modali ed adattive applicate a telai piani in c.a. regolari ed irregolari in elevazione.

The research performed during the PhD and presented in this thesis, allowed to make judgments on pushover analysis method about its application in evaluating the correct structural seismic response. In this sense, the extensive critical review of existing pushover procedures (illustrated in chapter 1) outlined their major issues related to assumptions and to hypothesis made in the application of the method. Therefore, with the purpose of evaluate the effectiveness of pushover procedures, a wide numerical investigation have been performed. In particular the attention has been focused on the structural irregularity on elevation, on the choice of the load vector and on its updating criteria. In the study eight pushover procedures have been considered, of which four are conventional type, one is multi-modal, and three are adaptive. The evaluation of their effectiveness in the identification of the correct dynamic structural response, has been done by performing several dynamic and static non-linear analysis on eight RC frames, characterized by different proprieties in terms of regularity in elevation. The comparisons of static and dynamic results have then permitted to evaluate the examined pushover procedures and to identify the expected margin of error by using each of them. Both on base shear-top displacement curves and on considered storey parameters, the best agreement with the dynamic response has been noticed on Multi-Modal Pushover procedure. Therefore the attention has been focused on Displacement-based Adative Pushover, coming to define for it an improvement strategy, and on modal combination rules, advancing an innovative method based on a quadratic combination of the modal shapes (QMC). This latter has been implemented in a conventional pushover procedure, whose results have been compared with those obtained by other multi-modal procedures. The development of research on pushover analysis is very important because the objective is to come to the definition of a simple, effective and reliable analysis method, indispensable tool in the seismic evaluation of new or existing structures.

Dynamic identification of structures: experimental assessment of modal parameteres through methods in frequency domain, in time-frequency domain and model updating

Among the experimental methods commonly used to define the behaviour of a full scale system, dynamic tests are the most complete and efficient procedures. A dynamic test is an experimental process, which would define a set of characteristic parameters of the dynamic behaviour of the system, such as natural frequencies of the structure, mode shapes and the corresponding modal damping values associated. An assessment of these modal characteristics can be used both to verify the theoretical assumptions of the project, to monitor the performance of the structural system during its operational use. The thesis is structured in the following chapters: The first introductive chapter recalls some basic notions of dynamics of structure, focusing the discussion on the problem of systems with multiply degrees of freedom (MDOF), which can represent a generic real system under study, when it is excited with harmonic force or in free vibration. The second chapter is entirely centred on to the problem of dynamic identification process of a structure, if it is subjected to an experimental test in forced vibrations. It first describes the construction of FRF through classical FFT of the recorded signal. A different method, also in the frequency domain, is subsequently introduced; it allows accurately to compute the FRF using the geometric characteristics of the ellipse that represents the direct input-output comparison. The two methods are compared and then the attention is focused on some advantages of the proposed methodology. The third chapter focuses on the study of real structures when they are subjected to experimental test, where the force is not known, like in an ambient or impact test. In this analysis we decided to use the CWT, which allows a simultaneous investigation in the time and frequency domain of a generic signal x(t). The CWT is first introduced to process free oscillations, with excellent results both in terms of frequencies, dampings and vibration modes. The application in the case of ambient vibrations defines accurate modal parameters of the system, although on the damping some important observations should be made. The fourth chapter is still on the problem of post processing data acquired after a vibration test, but this time through the application of discrete wavelet transform (DWT). In the first part the results obtained by the DWT are compared with those obtained by the application of CWT. Particular attention is given to the use of DWT as a tool for filtering the recorded signal, in fact in case of ambient vibrations the signals are often affected by the presence of a significant level of noise. The fifth chapter focuses on another important aspect of the identification process: the model updating. In this chapter, starting from the modal parameters obtained from some environmental vibration tests, performed by the University of Porto in 2008 and the University of Sheffild on the Humber Bridge in England, a FE model of the bridge is defined, in order to define what type of model is able to capture more accurately the real dynamic behaviour of the bridge. The sixth chapter outlines the necessary conclusions of the presented research. They concern the application of a method in the frequency domain in order to evaluate the modal parameters of a structure and its advantages, the advantages in applying a procedure based on the use of wavelet transforms in the process of identification in tests with unknown input and finally the problem of 3D modeling of systems with many degrees of freedom and with different types of uncertainty.

Evaluation of the effects of insertion of viscous dampers in Moment Resisting Frames

This research work faces the problem of insertion of viscous dampers into Moment Resisiting Frames (MRF) for maximum efficiency in mitigation of the seismic effects. The work would lead to a precise design indication. The fundamental result of the thesis consists in showing that, even for moment-resisting structures, you can design a system of added viscous dampers able to achieve target levels of performances. Ie given the reduction factor in the seismic response, discover the characteristics of the viscous dampers which allow to achieve it.

Analisi numerica della combustione di gas a basso potere calorifico per applicazioni a microturbine a gas

Il presente lavoro si occupa dell’analisi numerica di combustione di gas a basso potere calorifico (gas di sintesi derivanti da pirolisi di biomasse). L’analisi è stata condotta su due principali geometrie di camera di combustione. La prima è un bruciatore sperimentale da laboratorio adatto allo studio delle proprietà di combustione del singas. Esso è introdotto in camera separatamente rispetto ad una corrente d’aria comburente al fine di realizzare una combustione non-premiscelata diffusiva in presenza di swirl. La seconda geometria presa in considerazione è la camera di combustione anulare installata sulla microturbina a gas Elliott TA 80 per la quale si dispone di un modello installato al banco al fine dell’esecuzione di prove sperimentali. I principali obbiettivi conseguiti nello studio sono stati la determinazione numerica del campo di moto a freddo su entrambe le geometrie per poi realizzare simulazioni in combustione mediante l’utilizzo di diversi modelli di combustione. In particolare è stato approfondito lo studio dei modelli steady laminar flamelet ed unsteady flamelet con cui sono state esaminate le distribuzioni di temperatura e delle grandezze tipiche di combustione in camera, confrontando i risultati numerici ottenuti con altri modelli di combustione (Eddy Dissipation ed ED-FR) e con i dati sperimentali a disposizione. Di importanza fondamentale è stata l’analisi delle emissioni inquinanti, realizzata per entrambe le geometrie, che mostra l’entità di tali emissioni e la loro tipologia. Relativamente a questo punto, il maggior interesse si sposta sui risultati ottenuti numericamente nel caso della microturbina, per la quale sono a disposizione misure di emissione ottenute sperimentalmente. Sempre per questa geometria è stato inoltre eseguito il confronto fra microturbina alimentata con singas a confronto con le prestazioni emissive ottenute con il gas naturale. Nel corso dei tre anni, l’esecuzione delle simulazioni e l’analisi critica dei risultati ha suggerito alcuni limiti e semplificazioni eseguite sulle griglie di calcolo realizzate per lo studio numerico. Al fine di eliminare o limitare le semplificazioni o le inesattezze, le geometrie dei combustori e le griglie di calcolo sono state migliorate ed ottimizzate. In merito alle simulazioni realizzate sulla geometria del combustore della microturbina Elliott TA 80 è stata condotta dapprima l’analisi numerica di combustione a pieno carico per poi analizzare le prestazioni ai carichi parziali. Il tutto appoggiandosi a tecniche di simulazione RANS ed ipotizzando alimentazioni a gas naturale e singas derivato da biomasse. Nell’ultimo anno di dottorato è stato dedicato tempo all’approfondimento e allo studio della tecnica Large Eddy Simulation per testarne una applicazione alla geometria del bruciatore sperimentale di laboratorio. In tale simulazione è stato implementato l’SGS model di Smagorinsky-Lilly completo di combustione con modelli flamelet. Dai risultati sono stati estrapolati i profili di temperatura a confronto con i risultati sperimentali e con i risultati RANS. Il tutto in diverse simulazioni a diverso valore del time-step imposto. L’analisi LES, per quanto migliorabile, ha fornito risultati sufficientemente precisi lasciando per il futuro la possibilità di approfondire nuovi modelli adatti all’applicazione diretta sulla MTG.

La costruzione moderna a Bologna 1920 - 1940

Il presente lavoro di ricerca si inserisce all’interno degli ambiti di interesse del settore disciplinare dell’ICAR 10 – Architettura Tecnica, rappresentato dalla Storia della costruzione. In questo quadro, lo studio sulla Costruzione Moderna a Bologna tra il 1920 e il 1940, costituisce un tassello di una ricerca più ampia ed intesa a delineare l’importanza assunta dalla vicenda bolognese nel definire il profilo teorico ed applicativo della tecnica in cemento armato nella genesi del linguaggio architettonico che connota l’esperienza del Modernismo italiano degli anni trenta. La ricaduta più diretta della ricerca è rintracciabile nella creazione di una base informativa ipertestuale strutturata secondo diversi livelli di lettura tra loro correlati: la localizzazione, i progettisti e le imprese costruttrici, l’anno di realizzazione, la tipologia, le tecniche costruttive impiegate, la storia dell’edificio, le trasformazioni, la localizzazione della documentazione e le fonti bibliografiche, con collegamenti ipertestuali che consentono di consultare il materiale documentario. Gli esiti di tale studio hanno una duplice finalità: da un lato tale lavoro restituisce una mappatura analitica del patrimonio edilizio costruito nel ventennio analizzato, consentendo una registrazione sintetica ma puntuale delle fonti archivistiche e dei relativi apparati documentali. Un lavoro di supporto indispensabile per ogni futura ricerca intesa ad indagare le singole vicende che hanno accompagnato lo sviluppo edilizio della città di Bologna. In seconda istanza questo studio consente di porre in luce l’importanza assunta dai magisteri tecnici nel definire le scelte di ordine architettonico, ovvero di evidenziare come la conoscenza della storia materiale degli edifici induca a formulare una valutazione più appropriata e stringente sugli esiti architettonici conseguiti, superando così l’astrattezza di una interpretazione votata ai soli aspetti figurativi.

Edificio-Impianto: ruolo dell'involucro e dell'impiantistica. Miglioramento delle prestazioni energetiche degli edifici attraverso progetti innovativi che anticipano l'applicazione della Direttiva CE 2010/31

La tematica del presente scritto è l’analisi teorico-sperimentale del sistema edificio-impianto, che è funzione delle soluzioni progettuali adottate, dei componenti scelti e del tipo di conduzione prevista. La Direttiva 2010/31/CE sulle prestazioni energetiche degli edifici, entrata in vigore l’8 luglio 2010, pubblicata sulla Gazzetta Europea del 18 giugno 2010, sostituirà, dal 1º febbraio 2012, la direttiva 2002/91/CE. La direttiva prevede che vengano redatti piani nazionali destinati ad aumentare il numero di “edifici a energia quasi zero” e che entro il 31 dicembre 2020 tutti gli edifici di nuova costruzione dovranno essere “edifici a energia quasi zero”, per gli edifici pubblici questa scadenza è anticipata al 31 dicembre 2018. In questa prospettiva sono stati progettati due “edifici a energia quasi zero”, una villa monofamiliare e un complesso scolastico (scuola dell’infanzia, elementare, media inferiore) attualmente in via di realizzazione, con l’obiettivo principale di fornire un caso studio unico per ogni tipologia in quanto anche modulare e replicabile nella realtà del nostro territorio, che anticipano gli obiettivi fissati dalla Direttiva 2010/31/CE. I risultati ottenibili dai suddetti progetti, esposti nella tesi, sono il frutto di un attenta e proficua progettazione integrata, connubio tra progettazione architettonica ed energetico/impiantistica. La stessa progettazione ha esaminato le tecnologie, i materiali e le soluzioni tecniche “mirate” ai fini del comfort ambientale e di un’elevata prestazione energetica dell’edificio. Inoltre è stato dedicato ampio rilievo alla diagnosi energetica degli edifici esistenti attraverso 4 casi studio, i principali svolti durante i tre anni di dottorato di ricerca, esemplari del patrimonio edilizio italiano. Per ogni caso studio è stata condotta una diagnosi energetica dell’edificio, valutati i risultati e definita la classe energetica, ed in seguito sono stati presi in considerazione i possibili interventi migliorativi sia da un punto di vista qualitativo sia economico tenendo conto degli incentivi statali per l’incremento dell’efficienza energetica.

L'attività pionieristica della Scuola bolognese nello studio e nell'utilizzo del cemento armato: 1875 - 1924. Tecniche costruttive e tipologie architettoniche

La ricerca mira ad indagare l’origine della Scuola ingegneristica bolognese ed il ruolo che essa ha avuto durante i suoi primi 50 anni di attività nella diffusione del calcestruzzo armato in Italia, ed in particolare nella città di Bologna, sia dal punto di vista teorico che architettonico. Il processo di sviluppo del cemento armato è stato indagato secondo i percorsi tipici della scienza e della tecnica: teoria e pratica appaiono nel periodo di sperimentazione del materiale assai lontane; soltanto grazie alla comprensione delle sue potenzialità costruttive e del modo di sfruttarle al meglio, esse iniziano a convergere. L’interesse specifico per la Scuola bolognese va quindi a collocarsi all’interno di un panorama assai più ampio, con l’obiettivo di comprendere se, e fino a quando, le due discipline proseguono lungo strade parallele o se, al contrario, esse godono di reciproche influenze.

Dynamic thermal performance of building components and application to the experimental and theoretical analysis of a ventilated façade

The general aim of this work is to contribute to the energy performance assessment of ventilated façades by the simultaneous use of experimental data and numerical simulations. A significant amount of experimental work was done on different types of ventilated façades with natural ventilation. The measurements were taken on a test building. The external walls of this tower are rainscreen ventilated façades. Ventilation grills are located at the top and at the bottom of the tower. In this work the modelling of the test building using a dynamic thermal simulation program (ESP-r) is presented and the main results discussed. In order to investigate the best summer thermal performance of rainscreen ventilated skin façade a study for different setups of rainscreen walls was made. In particular, influences of ventilation grills, air cavity thickness, skin colour, skin material, orientation of façade were investigated. It is shown that some types of rainscreen ventilated façade typologies are capable of lowering the cooling energy demand of a few percent points.

Luoghi di identità e spazi del sacro nella città europea contemporanea

A fronte della frammentarietà e della confusione semantica della città contemporanea, la ricerca sui ‘Luoghi di identità e spazi del sacro nella città europea contemporanea’ ha inteso affrontare il tema della morfologia urbana in termini di significato. La focalizzazione sui temi dell’identità e del sacro nella città odierna è stata intesa quale modalità per tentare di andare alla radice dell’irrisolto problema di mancanza di senso che affligge la compagine urbana contemporanea e per cercare di individuare le cause e, quindi, le possibili azioni necessarie a riportare il costruito nell’ambito della relazione significante. Il campo di indagine è quello delle aree periferiche europee, ma la ricerca si muove da considerazioni di ordine generale relativamente alle reti di relazioni che l’essere umano instaura con il mondo circostante. Il lavoro sviluppa un primo inquadramento del tema di carattere generale, con un riferimento sistematico alla letteratura scientifica, individuando attraverso un sintetico excursus storico, i principi fondamentali della costruzione dell’immagine spaziale e del suo evolversi nel tempo. Su questa base i tre concetti di ‘centralità’, ‘identità’ e ‘sacro’, sono intesi come i cardini del discorso circa gli ambiti di significato e, sulla base di studi di alcune esperienze europee ritenute particolarmente esemplificative, la trattazione di questi tre temi arriva a proporre alcune considerazioni in merito alle caratteristiche che il contesto urbano deve avere per manifestarsi come luogo di costruzione di una identità personale e comunitaria. Nella consapevolezza che l’ampiezza dei temi considerati non ne consente una trattazione esaustiva, le considerazioni fatte sono da intendersi quali spunti di riflessione a riguardo dei metodi e delle modalità di relazione che sono ritenute necessarie per la costruzione di spazi di riferimento orientativo, identitario e socializzante.

Oltre il limite invalicabile. Procedure, piani, progetti sostenibili per le aree militari dismissibili di Piacenza

The research project concerns the restoration of military real estate, starting from the procedures in progress in Italy related to dismission, with particular emphasis for Piacenza and the case study of Caserme Bixio and Nicolai (Comparto Nord/San Sisto-Cittadella). The work is aimed at defining the relationship between urban planning and rehabilitation of dismissed military areas, in order to create a synergic effort capable to face the transformation of these sites and their integration into the urban tissue. The results obtained from the various recordings performed in Italy and in USA during the preparation of this thesis may help to find a new possible scenario for the Comparto Nord and its historic buildings.

Resistenza di travi metalliche a doppio T con irrigidimenti longitudinali soggette a carichi trasversali concentrati

The thesis deals with the patch loading of I-girder with two longitudinal stiffeners. The configuration with two longitudinal stiffeners is often an excellent solution for beams of higher than 3 meters but has not yet been discussed in EN 1993-1-5. It is proposed a model of resistance harmonized with the methods used in Eurocodes for the other problems of buckling. The model contains three significant parts: the yield resistance, the elastic critical load used to determine the slenderness parameter and a reduction factor that relates the resistance to the slenderness. The thesis is structured into eight chapters, in addition to Preface and Table of Contents. Chapter 3 is a list of all symbols used. Chapter 4 presents a review of earlier works. Chapter 5 details the experimental investigations conducted by Gozzi (2007) on three samples without longitudinal stiffeners. Due to the difficulty of completing a personal physical model testing during the doctorate, it was decided to carefully study the laboratory work by Gozzi and use it as a basis for the calibration of the numerical study. In Chapter 6 is presented the first part of the numerical study. At this stage, the laboratory tests conducted by Gozzi have been reproduced through a finite element model. It is observed a good agreement of numerical results with test data. In Chapter 7 summarizes the results of numerical analysis of the girder with two longitudinal stiffeners. Chapter 8 presents the procedure proposed for calculating the ultimate patch loading resistance of the girder with two longitudinal stiffeners. Chapter 9 contains a summary of work done in this thesis with suggestions for the most important issues for future development. Chapter 10 lists the references. There are also three appendices with test data by Gozzi and data obtained from literature.