Modelli variazionali convessi-nonconvessi per la ricostruzione di segnali bilivello corrotti da sfocamento e rumore: analisi e soluzione numerica.

In questa tesi abbiamo presentato/analizzato metodi variazionali allo stato dell’arte per la ricostruzione – ovvero, rimozione di sfocamento e rumore - di una classe specifica di segnali/immagini caratterizzati dal fatto di essere costanti a tratti e bilivello. Tali metodi ottengono la ricostruzione tramite la minimizzazione di un funzionale formato da due parti: un termine di fedeltà ai dati, la cui forma dipende dal tipo di rumore considerato, e un termine di regolarizzazione che codifica l’informazione a priori disponibile sul segnale da ricostruire (ad esempio, la sua regolarità). Per segnali costanti a tratti, è ben noto che il regolarizzatore deve avere la proprietà di promuovere la sparsità delle derivate prime del segnale. In particolare, molte proposte allo stato dell’arte sfruttano la pseudo-norma l0 o la norma l1 del gradiente, ossia la Variazione Totale (TV). La prima scelta è ottimale in linea teorica poiché promuove al meglio la sparsità, ma il funzionale è fortemente non convesso e i metodi numerici di minimizzazione possono convergere a soluzioni locali. Nel caso di TV si ha invece un problema convesso che garantisce la convergenza a minimi globali ma la qualità della soluzione è sub-ottima. Motivati da vantaggi/svantaggi di l0 ed l1, in questa tesi si è deciso di investigare (teoricamente e sperimentalmente) l’uso di modelli variazionali di tipo Convesso-NonConvesso (CNC). Questi utilizzano particolari regolarizzatori non convessi e parametrici che consentono da un lato di sparsificare meglio di l1, dall’altro di mantenere la convessità del funzionale così da presentare un unico punto di minimo. Tra i metodi CNC investigati, quello denominato GME-TV basato sul concetto di inviluppo di Moreau generalizzato ha prodotto ricostruzioni di qualità sempre migliore di TV e a volte, diremmo sorprendentemente, anche di l0. Questo rappresenta un risultato di particolare rilevanza scientifica nel campo della ricostruzione di segnali/immagini.

Un contributo geofisico alla ricostruzione dell'evoluzione geologica della valle d'Oltradige.

Mappatura del substrato roccioso al di sotto delle coperture quaternarie che ricoprono la valle d'Oltradige (mediante metodi sismici e gravimetrici) per dare un contributo alla ricostruzione dell'evoluzione geologica dell'area. L'Oltradige è una zona collinare situata a sud-ovest della città di Bolzano, che si colloca a quote circa 200 m superiori rispetto al fondovalle della Val d’Adige (con cui confina a nord). In passato alcuni autori, basandosi su informazioni geomorfologiche e geologiche di superficie, hanno avanzato l'ipotesi che tale valle rappresenti il tratto abbandonato di un antico corso del fiume Adige, che qui doveva scorrere fino all’ultimo massimo glaciale. Tuttavia, non sono disponibili informazioni sufficienti per la ricostruzione della profondità del substrato roccioso, che possano confermare o smentire l’evoluzione geologica proposta. La possibilità di indagare la profondità relativa fra le due valli (Val d’Adige e Oltradige), può fornire informazioni utili alla comprensione della loro storia evolutiva.

Analisi della performance sismica di un edificio esistente in C.A. mediante metodo SLaMA e valutazione delle perdite economiche attese

A metà del secolo scorso in Italia un elevato numero di edifici in cemento armato con struttura a telaio è stata realizzata, in accordo con la Normativa dell’epoca, per resistere unicamente alle azioni verticali presentando un’elevata vulnerabilità nei riguardi delle azioni sismiche. I cambiamenti apportati dalle più recenti Normative volgono l’attenzione alla problematica della vulnerabilità sismica degli edifici esistenti, rendendo l’analisi del comportamento di questi ultimi un tema di grande rilevanza ed attualità. In questo contesto, viene selezionato un edificio esistente per il quale viene valutata la capacità sismica mediante una metodologia analitica denominata SLaMA, e vengono stimate le perdite economiche sismiche utilizzando la metodologia del Sisma Bonus Italiano. L’utilizzo di metodologie di calcolo semplificate rappresenta al giorno d’oggi una robusta alternativa da utilizzare in fase di valutazione progettuale preliminare. Le operazioni eseguite per l’edificio esistente vengono poi ripetute anche per due differenti opzioni di rinforzo strutturale proposte per lo stesso. I risultati ottenuti in termini di capacità sono stati posti a confronto con quelli ricavati dalla modellazione ad elementi finiti su software di calcolo per validare il metodo semplificato, mentre i risultati derivati dal calcolo delle perdite economiche sono stati confrontati con quelli ricavati mediante una metodologia più raffinata di analisi per verificare la corrispondenza e l’accuratezza del parametro di perdita calcolato (PAM). Infine, vengono esposti i risultati ottenuti per gli edifici analizzati proponendo dei confronti fra gli stessi, in modo da individuare la scelta progettuale più conveniente sia in merito alla performance sismica dell’edificio che alla riduzione della perdita economica attesa.

Planning preoperatorio basato sulla ricostruzione di un avatar muscolo-scheletrico customizzato

L’obbiettivo dell’elaborato che segue è quello di fornire a medici e chirurghi uno strumento di valutazione dei trattamenti di cura, per pazienti affetti da malattie del sistema muscolo scheletrico e della deambulazione. Lo studio incomincia dall’analisi del movimento del paziente tramite strumenti di gate analysis. Impiegando come modello la ricostruzione dell’apparato muscolo scheletrico del paziente, tramite sistemi di modellazione 3Dda TAC (Tomografia Assiale Computerizzata) o risonanza magnetica, realizzando un modello personalizzato che verrà analizzato tramite il software OpenSim. Tramite lo studio del movimento andremo successivamente ad identificare le forze articolari agenti sul ginocchio e grazie alla modellazione FEM (Finite Element Method) verrà realizzato uno strumento di valutazione della strategia operatoria ottimale per il paziente, simulando l’operazione del ginocchio, che agisce sulle forze muscolari variando le forze agenti sull’articolazione e come queste variazioni modificano l’andamento delle tensioni nell’articolazione.

Valutazione speditiva di vulnerabilità sismica di un edificio in c.a. e successiva validazione tramite modello agli elementi finiti

Il presente lavoro di tesi si è posto sostanzialmente due obbiettivi principali. Il primo è stato quello di valutare in maniera speditiva la vulnerabilità sismica dell’Edificio 5 - BO0960005 in uso alla polizia di stato, mediante il metodo RE.SIS.TO. Il secondo obiettivo è stato quello di validare tramite modellazione agli elementi finiti, i risultati ottenuti con la metodologia speditiva. In particolare è stato confrontato il rapporto PGAc/PGAd della struttura ottenuto con l’approccio speditivo, con quello ottenuto tramite un’analisi pushover. L’Edificio 5 – BO0960005 oggetto di studio, è composto da tre unità strutturali in c.a., denominate U.S.1, U.S.2 e U.S.3, separate da giunti sismici. Gli studi effettuati successivamente, quindi, considereranno ciascuna unità strutturale indipendente dalle altre. Come precedentemente esposto, la prima parte dell’elaborato tratta la valutazione speditiva della vulnerabilità sismica, attraverso l’utilizzo della classificazione RE.SIS.TO, il quale è in grado di definire il livello di criticità del fabbricato. Nell’applicazione del metodo è stato ottenuto un livello di sicurezza, pari all’88% per l’U.S.1, al 353% per l’U.S.2 e al 109% per l’U.S.3. La seconda parte della tesi è incentrata sull’implementazione dell’analisi pushover di tipo “cerniere concentrate” su un modello agli elementi finiti realizzato attraverso il software commerciale MidasGen. Essendo i risultati delle analisi PO una serie di curve di capacità, al fine di effettuare il confronto finale, si ha che in questo formato risulta impossibile ottenere una stima della PGA che porta a collasso la struttura. Per stimare da tale grandezza è stato utilizzato il Capacity Spectrum Method (CSM). Nell’ultima parte dell’elaborato vengono confrontati i valori di livelli di sicurezza ottenuti dalle due metodologie, dai quali si è potuta accertare la buona approssimazione della metodologia speditiva RE.SIS.TO nell’ambito della valutazione di vulnerabilità sismica.

Il Nuovo Municipio di Civitella del Tronto - Progetto di adeguamento funzionale e prestazionale

Il seguente lavoro si inserisce all’interno del dibattito riguardante gli interventi sul patrimonio costruito dei centri storici minori, in cui il tema della tutela non riguarda tanto le singole emergenze architettoniche quanto l’intero edificato storico, nei suoi caratteri architettonici, tipologici e costruttivi. In questo contesto, il progetto di recupero deve cercare di conciliare la tutela dei caratteri storici con un processo trasformativo, capace di rispondere alle nuove esigenze di uso, prestazione, sicurezza e sostenibilità. È all’interno di questa tematica che si propone il caso studio della sede municipale di Civitella del Tronto, un complesso edilizio di originario impianto conventuale, prospicente la chiesa di San Francesco. Obiettivo del seguente lavoro è lo sviluppo di una proposta progettuale per la rifunzionalizzazione e il miglioramento prestazionale dell’aggregato edilizio e, più in generale, per la riqualificazione dell’area, prevedendo, insieme ai locali destinati alla pubblica amministrazione, nuovi spazi a servizio della comunità. In ragione delle importanti vulnerabilità strutturali e pure delle incongruenze architettoniche che sono emerse dall’analisi dello stato attuale, il progetto proposto segue una duplice linea di intervento: da un lato, limitatamente alle porzioni comprendenti alcune superfetazioni in c.c.a, quella della sostituzione, ossia della demolizione e ricostruzione, dall’altro, quella conservativa, finalizzata alla messa in sicurezza della parte storica. Entrambe le fasi di lavoro, sia la fase conoscitiva, di rilievo e analisi dello stato di fatto, che quella progettuale, saranno presentate con l’ausilio di elaborati grafici quali piante, sezioni, dettagli costruttivi e viste renderizzate.

"La poesia della materia" Un nuovo progetto per Piazza Burri a Citta di Castello

La tesi si occupa della rigenerazione urbana, ambientale e architettonica dell’attuale piazza Garibaldi, partendo dal progetto di Alberto Burri per la stessa area. Con occhio critico la proposta del maestro viene sviscerata e approfondita per poi portare con sé un progetto di rigenerazione del sistema urbano. Nonostante le splendide e monumentali architetture, e seppur essendo uno dei grandi accessi alla città storica, l’area ha perso la sua centralità a causa di vari mutamenti urbanistici effettuati nel corso del tempo. In seguito ad una analisi storica e percettiva, è stata proposta la riprogettazione dell’area consapevolmente alla sua storia e alle necessità odierne. Il progetto si pone l’obiettivo di donare alla città un nuovo spazio dedicato al grande artista e aprire quest’ultima verso l’esterno con un nuovo degno accesso. Il progetto quindi prevede la progettazione di una piazza, Piazza Burri, con un giardino adiacente, il Giardino delle Sculture, e un centro culturale e artistico, al Fondazione Alveare. La proposta progettuale si collega agli altri spazi espositivi della città promuovendo così una rete di collegamento che riaccenda l’area, e Città di Castello, dal punto di vista dell’attrattività.

Algoritmi per la ricostruzione di immagini tomografiche con rumore misto

Nella tomografia computerizzata subentrano due fonti principali di rumore nel processo di generazione dell'immagine. Il l rumore legato al disturbo generato dall'elettronica si può modellare con un rumore di Gauss, mentre il rumore dovuto all'interazione dei fotoni con il corpo in scansione può essere modellato con un rumore di Poisson. Partendo da un modello per la rimozione del rumore misto di Poisson-Gauss (modello Infimal), viene applicato l'algoritmo del gradiente proiettato scalato (SGP) con Infimal su vari rumori misti per analizzarne l'efficacia.

Museo Casa Vasari di Arezzo: proposta di traduzione in lingua russa dei pannelli e delle didascalie

In questo elaborato viene proposta la traduzione in lingua russa dei pannelli esplicativi e delle didascalie presenti nel Museo di Casa Vasari di Arezzo, un esempio di dimora d’artista che, ancora dopo secoli, si conserva in gran parte inalterata. La struttura della tesi di laurea ricalca il percorso di visita del museo. Al commento, in cui si analizzano le principali difficoltà traduttive e si elencano le strategie adottate, segue la traduzione dei testi collocati all’ingresso, che offrono una panoramica generale sul periodo storico e sulla vita dell’artista. Si propone poi la traduzione dei pannelli e delle didascalie presenti nella Camera della Fama e delle Arti, la prima sala a cui il visitatore accede. Si procede successivamente con lo Stanzino vasariano, la Camera di Apollo e delle Muse e la Cucina. A seguire il Corridoio di Cerere, che conduce agli “Orti” di Casa Vasari, un giardino pensile in stile rinascimentale, la Camera di Abramo e la Sala del trionfo della Virtù, sala di rappresentanza della residenza aretina. Per finire, si propone la traduzione dei testi presenti nella Cappellina, un piccolo ambiente con cui si conclude il percorso di visita. Pannelli e didascalie sono tradotti con l’aiuto di strumenti enciclopedici e dizionari. Rientrano nelle ricerche svolte anche le visite fatte al museo per osservare gli affreschi e le opere esposte.

Adattamento e valutazione del software di ricostruzione Patatrack per rivelatori a pixel applicato a dati TrackML

La ricostruzione delle traiettorie delle particelle prodotte dai vertici di interazione a LHC è di fondamentale importanza per tutti gli esperimenti. Questo passo è uno dei più dispendiosi in termini di tempo e calcolo computazionale nella catena di ricostruzione dell’evento e diventa sempre più complesso con l’aumentare del numero di collisioni. L’esperimento CMS adotta un rivelatore di tracciamento con tecnologia al silicio, dove la parte più interna sfrutta rivelatori con geometria a pixel, mentre la parte esterna utilizza delle strisce di silicio. Per quanto riguarda la ricostruzione nel rivelatore a pixel, sono stati sviluppati diversi algoritmi ottimizzati per fronteggiare l’alto rate di acquisizione dati, sfruttando anche il calcolo parallelo su GPU, con un’efficienza di tracciamento comparabile o superiore agli algoritmi precedentemente utilizzati. Questi nuovi algoritmi sono alla base del software Patatrack per la ricostruzione delle traiettorie. Il lavoro descritto in questa tesi punta ad adattare Patatrack ad una geometria diversa e più complessa di quella di CMS e di valutarne le prestazioni di fisica e computazionali. Sono stati utilizzati i dati forniti dalla TrackML challenge, il cui scopo è incentivare lo sviluppo di nuovi algoritmi di ricostruzione di tracce per gli esperimenti in fisica delle alte energie. E' stato condotto uno studio approfondito della nuova geometria per potervi successivamente adattare il software esistente. Infine, la catena di ricostruzione è stata modificata per poter utilizzare i dati forniti dalla TrackML challenge e permettere la ricostruzione delle traiettorie.

Nuovi trattamenti protettivi autopulenti a base di biossido di titanio per i materiali cementizi nel restauro dell’architettura del XX secolo: risultati di uno studio sperimentale in laboratorio

La presente tesi di laurea è finalizzata allo sviluppo di nuovi trattamenti protettivi autopulenti a base di biossido di titanio (TiO2) per la conservazione dei materiali cementizi storici tipici dell’architettura del XX secolo. Tale studio nasce dal crescente interesse verso i temi del restauro del Moderno così come testimoniato dalla recente pubblicazione del “Documento di Madrid – New Delhi” redatto dall’ICOMOS. Vengono analizzati i caratteri peculiari del restauro del Moderno, trovando punti di unione e di divergenza con il restauro tradizionale dell’architettura. In particolare, ci si concentra sulla descrizione delle attuali tecnologie in uso per il restauro dei materiali cementizi storici e sulle problematiche connesse alla scarsa considerazione di cui ancora godono tali materiali nell’ambito del restauro dell’architettura. In tale contesto, i trattamenti fotocatalitici sviluppati si propongono come soluzioni per la conservazione delle superfici architettoniche cementizie con pregio decorativo. Vista la scarsa presenza in letteratura di applicazioni a base di TiO2 su substrati cementizi, sono stati messi a punto alcuni trattamenti innovativi che vedono la dispersione di nanoparticelle di TiO2 in matrici inorganiche di silicato di etile e idrossiapatite. Tali consolidanti sono tra i più affermati nell’ambito del restauro dei materiali e la loro compatibilità con i substrati cementizi è stata attestata da precedenti studi. I trattamenti così elaborati vengono valutati in termini di efficacia autopulente e compatibilità coi substrati.

Progettazione dell'impianto di climatizzazione a servizio del Museo Nazionale della Resistenza di Milano per mezzo di simulazioni energetiche dinamiche

Il lavoro proposto si pone l’obiettivo di progettare l’impianto di climatizzazione del Museo Nazionale della Resistenza, sito in Milano, sulla base dei criteri di riduzione delle emissioni climalteranti e valorizzando l’utilizzo delle fonti energetiche rinnovabili presenti nel territorio, nella fattispecie attraverso lo sfruttamento dell’acqua di falda e dell’energia solare. Il primo capitolo è dedicato alla descrizione del processo di dimensionamento effettuato ed ai criteri di progettazione adottati. Lo sfruttamento diretto dell’energia solare avviene attraverso un impianto fotovoltaico integrato alla struttura museale; nel secondo capitolo viene stimata la sua capacità di produzione elettrica annuale. Vengono quindi messi a confronto i risultati ottenuti, calcolati sia su base mensile in relazione alla norma UNI 10349, sia attraverso una simulazione energetica di tipo dinamico condotta su base oraria mediante l’utilizzo del software IES VE. Viene inoltre valutata la capacità della cella fotovoltaica nel convertire la radiazione incidente in energia elettrica ed analizzato il suo comportamento al variare delle condizioni operative. Nel terzo capitolo vengono studiati gli effetti dell’irraggiamento estivo sulle pareti opache del museo, valutando la capacità delle murature di ritardare l’onda di flusso termico. È inoltre effettuata una trattazione analitica per il calcolo dei parametri necessari a determinare il comportamento dinamico dell’involucro. Attraverso la simulazione dinamica è stato possibile stimare le richieste energetiche ed elettriche, estive e invernali, della struttura museale. La soluzione impiantistica proposta per la generazione di acqua calda e refrigerata, fa uso di gruppi polivalenti acqua-acqua con possibilità di condensare o evaporare con acqua di falda. Tale soluzione viene poi analizzata e confrontata con una più versatile, ma meno efficiente, una pompa di calore aria-acqua.

Vulnerabilità sismica e miglioramento strutturale della Pinacoteca Nazionale e Accademia di Belle Arti di Bologna.

Il complesso che ospita la Pinacoteca Nazionale di Bologna e l’Accademia delle Belle Arti si colloca nel quartiere universitario bolognese, tra via delle Belle Arti e via Irnerio. Nato dall’aggregazione di corpi settecenteschi che si alternano a spazi chiostrali, l’edificio oggi ospita anche la Direzione Regionale Musei Emilia-Romagna e il “Settore Archeologia” della Soprintendenza Archeologia, Belle Arti e Paesaggio per la città metropolitana di Bologna e le province di Modena, Reggio Emilia e Ferrara. La Pinacoteca nasce dall’esigenza di raccogliere una cospicua produzione di dipinti del patrimonio artistico bolognese, per garantirne la sopravvivenza; si scelse di collocarla in un edificio conventuale dei padri gesuiti dopo le soppressioni degli ordini religiosi. L’impianto originario di edificio a corte a pianta quadrata non fu mai alterato, ma adattato a percorso espositivo nel corso dei secoli, ed è oggi frutto di numerose sopraelevazioni e ampliamenti volumetrici. È possibile individuare tre unità strutturali: la parte storica con ex convento, ex chiesa di Sant’Ignazio ed il rinascimentale Palazzo Ancarano; sul retro, i due corpi più recenti, l’ala Collamarini e l’ala ovest. Le tre unità appartengono a epoche diverse e ognuna rispecchia le soluzioni tecnologiche del proprio tempo: muratura di mattoni e solai a volte del 1700, struttura “mista” di inizio ‘900 e telaio in cemento armato degli anni ’60. Finalità della tesi è quella di effettuare una valutazione della vulnerabilità sismica globale della porzione storica mediante modelli semplificati, accompagnata da una valutazione dei cinematismi locali ritenuti attivabili a causa del sisma. La prima modalità, a livello globale, fornisce una stima della risposta sismica sottoforma di indicatore di vulnerabilità. L’analisi cinematica, a livello locale, pone le basi per indirizzare il progetto di miglioramento strutturale con interventi locali poco invasivi nell’ottica del minimo impatto sul manufatto storico.

Valorizzazione e restauro delle mura di borgo San Giuliano in Rimini: facilitazione alla lettura e nuovi percorsi archeologici romano-medievali

Il lavoro di tesi si pone l'obiettivo di valorizzare la cinta muraria medievale della città di Rimini attraverso la progettazione di un sistema di percorsi archeologici, analizzando le criticità e sviluppando linee guida per il restauro e la riqualificazione dell’ambiente circostante. Il lavoro è diviso in fasi: 1-Ricerca storica di tipo archivistico e iconografico per indagare l’evoluzione del sistema difensivo partendo dalle origini fino alle recenti demolizioni. 2-Sulla base delle trilaterazioni in possesso, si è proceduto al rilievo diretto della cinta muraria di San Giuliano con l’obiettivo di comprendere la fabbrica delle mura e restituire graficamente lo stato dell’opera nelle parti che la compongono, in particolare della torre malatestiana e la scala riportandole informazioni necessarie al restauro. Si sono poi rilevate le criticità dell’area circostante le mura. 3-Si è elaborata una proposta progettuale di restauro in merito: -alla riqualificazione del parco con un progetto di restauro urbano degli spazi verdi e dei percorsi ciclo-pedonali per facilitare la lettura del tracciato storico e favorire la fruizione ai cittadini creando punti di ritrovo e di sosta; -alle mura, fondata sui principi di reversibilità, distinguibilità e minimo intervento restituendo un’idea volumetrica dell'immagine interrotta del monumento, minimi interventi di ripristino, la chiusura del varco incongruo della torre; -ai percorsi archeologici per facilitare la lettura della cinta muraria creando un sistema circolare sia interno che esterno tramite l’installazione di segnaletica sia orizzontale che verticale e la realizzazione di nuovi percorsi ciclo-pedonali collegati a quelli già esistenti. Nell’iter progettuale si sono voluti raggiungere il recupero e la valorizzazione dell’intera cinta muraria riminese collegando diversi interventi puntuali realizzati nel recente passato tramite un sistema organico di opere atte a fornire un’unità di linguaggio facilmente riconoscibile.

Acquisizione e modellazione 3D in ambito museale per nuove forme di accessibilità per ipovedenti

Il tema approfondito in questo elaborato è relativo a nuove forme di esperienze museali in grado di favorire una maggiore fruizione dei musei da parte dei visitatori portatori di disabilità sensoriali. L’obiettivo dello studio, reso possibile grazie alla collaborazione con il Comune di Riccione, l’Università di Bologna e il Museo del Territorio di Riccione, riguarda la riproduzione tattile 3D di alcuni manufatti di epoca romana rinvenuti nel territorio e l’implementazione di soluzioni di esplorazione dei modelli fisici con tecniche di realtà aumentata e feedback sonori per fornire al visitatore un’esperienza tattile/sensoriale sugli oggetti. La parte di competenza di questo elaborato riguarda principalmente due aspetti: il rilievo 3D effettuato su quattro diversi frammenti di due serie di lastre fittili, mediante l’utilizzo di scanner ad alta risoluzione e fotogrammetria digitale, e la successiva modellazione in ambiente digitale. Quest’ultima fase comporta l’elaborazione delle scansioni tramite software dedicati e la creazione di mesh per generare la stampa di copie fisiche 3D. In una fase successiva alla stampa 3D le copie saranno poi gestite con particolari tecnologie di esplorazione sensoriale che accompagneranno l’utente durante l’esperienza tattile con feedback sonori. La sperimentazione condotta in questa tesi vuole dimostrare come sia possibile portare ad una trasformazione del ruolo dei musei, da quello tradizionale di magazzino statico a quello di ambiente di apprendimento attivo a disposizione di tutti offrendo esperienze immersive ed educative.