Numerical and analytical vibro-acoustic modelling of porous materials: the Cell Method for poroelasticity and the case of inclusions

Porous materials are widely used in many fields of industrial applications, to achieve the requirements of noise reduction, that nowadays derive from strict regulations. The modeling of porous materials is still a problematic issue. Numerical simulations are often problematic in case of real complex geometries, especially in terms of computational times and convergence. At the same time, analytical models, even if partly limited by restrictive simplificative hypotheses, represent a powerful instrument to capture quickly the physics of the problem and general trends. In this context, a recently developed numerical method, called the Cell Method, is described, is presented in the case of the Biot's theory and applied for representative cases. The peculiarity of the Cell Method is that it allows for a direct algebraic and geometrical discretization of the field equations, without any reduction to a weak integral form. Then, the second part of the thesis presents the case of interaction between two poroelastic materials under the context of double porosity. The idea of using periodically repeated inclusions of a second porous material into a layer composed by an original material is described. In particular, the problem is addressed considering the efficiency of the analytical method. A analytical procedure for the simulation of heterogeneous layers based is described and validated considering both conditions of absorption and transmission; a comparison with the available numerical methods is performed. ---------------- I materiali porosi sono ampiamente utilizzati per diverse applicazioni industriali, al fine di raggiungere gli obiettivi di riduzione del rumore, che sono resi impegnativi da norme al giorno d'oggi sempre più stringenti. La modellazione dei materiali porori per applicazioni vibro-acustiche rapprensenta un aspetto di una certa complessità. Le simulazioni numeriche sono spesso problematiche quando siano coinvolte geometrie di pezzi reali, in particolare riguardo i tempi computazionali e la convergenza. Allo stesso tempo, i modelli analitici, anche se parzialmente limitati a causa di ipotesi semplificative che ne restringono l'ambito di utilizzo, rappresentano uno strumento molto utile per comprendere rapidamente la fisica del problema e individuare tendenze generali. In questo contesto, un metodo numerico recentemente sviluppato, il Metodo delle Celle, viene descritto, implementato nel caso della teoria di Biot per la poroelasticità e applicato a casi rappresentativi. La peculiarità del Metodo delle Celle consiste nella discretizzazione diretta algebrica e geometrica delle equazioni di campo, senza alcuna riduzione a forme integrali deboli. Successivamente, nella seconda parte della tesi viene presentato il caso delle interazioni tra due materiali poroelastici a contatto, nel contesto dei materiali a doppia porosità. Viene descritta l'idea di utilizzare inclusioni periodicamente ripetute di un secondo materiale poroso all'interno di un layer a sua volta poroso. In particolare, il problema è studiando il metodo analitico e la sua efficienza. Una procedura analitica per il calcolo di strati eterogenei di materiale viene descritta e validata considerando sia condizioni di assorbimento, sia di trasmissione; viene effettuata una comparazione con i metodi numerici a disposizione.

I ruoli e i modelli contrattuali nella nuova società dei servizi

La trattazione inizia con l’analisi del concetto di “servizio” per focalizzarsi quindi sulla categoria dei “servizi pubblici”, nell’evoluzione dell’interpretazione dottrinale, fra concezione soggettiva e oggettiva, e sulle tipologie di servizio, con specifico riguardo a quelli aventi rilevanza nazionale. L’esposizione si suddivide dunque in due sezioni, rispettando la ripartizione del titolo. La prima parte è dedicata all’esame dei “ruoli”, ovvero delle parti coinvolte, a diverso titolo, in un rapporto di pubblico servizio: il “ruolo contrattuale”, rispetto al quale è stata esaminata la posizione dell’erogatore del servizio, da un lato, e dell’utente, dall’altro lato; il “ruolo di controllo”, esercitato dalle autorità amministrative indipendenti (Authorities); infine il “ruolo giurisdizionale”, dedicato alla complessa questione del riparto di giurisdizione in materia di servizi pubblici, fra giudice ordinario e giudice amministrativo, alla luce della nota sentenza della Corte Costituzionale, n. 204/2004. La seconda parte della tesi riguarda, invece, l’analisi dei “modelli contrattuali”, ovvero delle tipologie di contratto che vengono in rilievo in materia di servizi pubblici, astrattamente ascrivibili a tre distinti “gradi”. Il primo grado è rappresentato dal “contratto di servizio”, stipulato fra l’autorità pubblica che affida in gestione il servizio ed il soggetto, pubblico o privato, che se ne fa carico; l’affidamento può avere forma “diretta”, cioè prescindere da una procedura di gara (ipotesi della cd. “gestione diretta in economia” o del cd. “affidamento in house providing”) o “indiretta” (nel qual caso trova applicazione la normativa sugli appalti pubblici e le concessioni). Al secondo grado vi è il “codice di rete”, figura contrattuale che presuppone un la presenza di un servizio “a rete”. Il servizio a rete implica la presenza di una struttura o infrastruttura, concreta o astratta, ed una relazione reciproca fra gli elementi della stessa che convergono in vista della realizzazione di uno scopo e coinvolge tradizionalmente i servizi rispetto ai quali sussiste una situazione di monopolio naturale (trasporti, energia elettrica, gas, telecomunicazioni), caratterizzati dall’inopportunità pratica ed economica di creare una nuova rete. Di conseguenza, la possibilità di erogare il servizio, per gli operatori non titolari della rete, è rimessa alla stipulazione di un contratto (cd. “codice di rete) con il titolare della stessa, avente per oggetto la regolazione dello sfruttamento della rete, dietro pagamento di un corrispettivo economico. Il terzo grado è rappresentato dal “contratto di utenza”, le cui parti sono erogatore del servizio ed utente e la cui analisi è stata necessariamente preceduta dall’analisi del “rapporto di utenza”: quest’ultimo ha subito infatti una radicale trasformazione, nel corso degli ultimi decenni, soprattutto in seguito ai processi di liberalizzazione e privatizzazione che hanno coinvolto il settore de quo e condotto alla ricerca di nuovi strumenti di tutela dell’interesse generale, sotteso ad ogni pubblico servizio, contribuendo a conferire nuovo e preponderante interesse per l’utente, anche attraverso l’introduzione e l’applicazione di normative specifiche (in primis, quella in tema di clausole vessatorie e quella relativa alle azioni a tutela del consumatore-utente, oggi confluite nel codice del consumo). Per l’esame di ciascun argomento si è fatto costante riferimento alla normativa ed agli orientamenti comunitari; inoltre, si è scelto di prendere in considerazione, dopo l’esame generale delle principali tematiche sopramenzionate, il caso specifico del servizio radiotelevisivo.

Sviluppo di nuovi materiali geopolimerici per l'applicazione nel settore dei beni culturali

Questo lavoro di tesi si prefiggeva la produzione di nuovi materiali geopolimerici a partire da meta-caolino, come fonte allumino-silicatica, e silicato di sodio o potassio, come soluzione attivante. L’ambito di applicazione di questi materiali era il restauro di beni culturali, sia come riempimento di lacune che come adesivo nella giunzione di parti, che richiedeva un consolidamento a temperatura ambiente ed una trascurabile cessione di sali solubili da parte del materiale d’apporto, caratteristiche non facilmente realizzabili con i materiali tradizionali. Il progetto può essere temporalmente suddiviso in tre fasi principali: 1) caratterizzazione di tre caolini commerciali utilizzati come materie prime, analizzando la loro composizione chimica e mineralogica, la granulometria, la superficie specifica ed il comportamento termico. Sulla base dell’analisi termica è stato individuato l’intervallo di temperatura ottimale per la trasformazione in meta-caolini, mantenendo buone proprietà superficiali. 2) Caratterizzazione dei meta-caolini ottenuti, analizzando la composizione mineralogica, la granulometria, la superficie specifica ed il contenuto di Al(V). E’ stata inoltre valutata la loro attività pozzolanica, scegliendo sulla base di tutti i dati raccolti sei campioni per la fase successiva. 3) Preparazione di paste geopolimeriche utilizzando quantità di soluzione attivante (silicato di sodio o potassio) tali da raggiungere un rapporto molare SiO2/Al2O3 nella miscela di reazione pari a 3,6 e 4,0; sui prodotti così ottenuti sono state effettuate alcune prove di leaching in acqua. Sulla base risultati ottenuti in questo lavoro di tesi è stato possibile correlare le caratteristiche del caolino di partenza alla reattività nella reazione di geopolimerizzazione. È stato inoltre identificato l’intervallo di calcinazione per massimizzare la suddetta reattività e le condizioni per ridurre la cessione di sali solubili da parte del materiale geopolimerico. Sono stati inoltre evidenziati possibili effetti sinergici, legati alla presenza contemporanea di Na e K.

Studio dei ritmi circadiani in pazienti in stato vegetativo

Objective: To study circadian rhythms (sleep-wake, body core temperature and melatonin circadian rhythms) in patients in vegetative state (VS) in basal condition and after nocturnal blue light exposure. Methods: Eight patients in VS underwent two experimental sessions of 48 consecutive hours polysomnography with body core temperature (BCT) measurement separated by a 1-week interval. For a week between the two experimental sessions, patients underwent nocturnal blue light exposure (470 nm; 58 μW/cm2 for 4 hours from 11.30 p.m. to 3.30 a.m.). Brain MRI, Level of Cognitive Functioning Scale (LCF) and Disability Rating Scale (DRS) were assessed just before polysomnography. Results: In all patients LCF and DRS confirmed vegetative state. All patients showed a sleep-wake cycle. All patients showed spindle or spindle-like activities. REM sleep was detected in only 7 patients. Patients displayed a greater fragmentation of nocturnal sleep due to frequent awakenings. Mean nocturnal sleep efficiency was significantly reduced (40±22 vs. 74±17) in VS patients respect to controls. A significantly increasing of phase 1 and a significantly reduction of phase 2 and phase 3 were observed too. A modification of diurnal sleep total time and of diurnal duration of REM sleep were found after 1-week nocturnal blue light exposure. All patients displayed a normal BCT 24-h rhythm in basal condition and after nocturnal blue light exposure. A reduction of mean nocturnal melatonin levels in basal condition were observed in VS patients. Melatonin suppression after blue light exposure was observed in only 2 patients in VS. Conclusions: We found disorganized sleep-wake cycle and a normal BCT rhythm in our patients in VS. A reduction of mean nocturnal melatonin levels in basal condition were observed too.