Il gruppo di ricerca “Ingegneria Strutturale” Salvatore Marzano, Mario Daniele Piccioni, Dora Foti, Mariella Diaferio, Pilade Foti, Aguinaldo Fraddosio, Annalisa Barretta, Vito Paparella, Vitantonio Vacca1 1 Dipartimento di Scienze dell’Ingegneria Civile e dell’Architettura, Politecnico di Bari {salvatore.marzano, mariodaniele.piccioni, dora.foti, mariella.diaferio, pilade.foti, aguinaldo.fraddosio}@poliba.it, [email protected], {vito.paparella, vitantonio.vacca}@poliba.it Abstract. Il gruppo di ricerca “Ingegneria Strutturale” prosegue una consolidata tradizione di ricerca nei campi di interesse dei Settori Scientifico-Disciplinari ICAR/08 Scienza delle Costruzioni and ICAR/09 Tecnica delle Costruzioni: problemi di modellazione, sperimentazione e progettazione per materiali, strutture e costruzioni. Le più recenti linee di ricerca del gruppo riguardano: la meccanica dei materiali tradizionali e innovativi; la sperimentazione sui materiali e sulle strutture; il monitoraggio e l’identificazione dinamica delle strutture; la protezione sismica delle costruzioni; i problemi strutturali delle costruzioni storiche e monumentali. Il gruppo di ricerca coinvolge 9 ricercatori (2 PO, 1 PA, 3 RU, 1 assegnista di ricerca e 2 dottorandi di ricerca), con collaborazioni di ricerca in Italia e all’estero. Le attività di ricerca teorica, numerica e sperimentale sono supportate da alcuni progetti di ricerca finanziati, che danno grande impulso per lo sviluppo di nuove linee di ricerca sperimentale. Keywords: Solid mechanics, non-linear elasticity, structural dynamics, structural engineering, seismic protection, structural monitoring. 1 Introduzione Il gruppo di ricerca “Ingegneria Strutturale” si colloca all’interno di una lunga tradizione, incentrata sullo studio teorico e sperimentale del comportamento meccanico dei materiali e delle strutture, e sui temi tipici dell’Ingegneria delle Strutture: la progettazione e il collaudo, gli aspetti teorici, sperimentali e computazionali della meccanica strutturale, gli aspetti tecnologici e realizzativi e il controllo della qualità e della sicurezza delle costruzioni. L’area culturale dell’Ingegneria delle Strutture è presente sin dalla fondazione della Facoltà di Ingegneria dell’Università di Bari; dai tempi della costituzione dell’Istituto di Scienza delle Costruzioni (1949) e della istituzione del Laboratorio Ufficiale Prove Materiali, oggi intitolato al prof. Michele Salvati (1961), la ricerca nei campi dell’Ingegneria Strutturale è stata sviluppata da più generazioni di docenti, che hanno Page 1 of 5 aperto nuovi campi di studio, e portato il gruppo ad una rilevanza scientifica testimoniata da importanti collaborazioni internazionali. Il gruppo di ricerca “Ingegneria Strutturale” si compone di 9 ricercatori:  Salvatore Marzano, PO, SSD ICAR/08 Scienza delle Costruzioni (Coordinatore);  Mario Daniele Piccioni, PO, SSD ICAR/08 Scienza delle Costruzioni;  Dora Foti, PA, SSD ICAR/09 Tecnica delle Costruzioni;  Mariella Diaferio, RU, SSD ICAR/09 Tecnica delle Costruzioni;  Pilade Foti, RU, SSD ICAR/08 Scienza delle Costruzioni;  Aguinaldo Fraddosio, RU, SSD ICAR/08 Scienza delle Costruzioni;  Annalisa Barretta, Assegnista di ricerca, SSD ICAR/08 Scienza delle Costruzioni;  Vito Paparella, Dottorando di Ricerca, SSD ICAR/08 Scienza delle Costruzioni;  Vitantonio Vacca, Dottorando di Ricerca, SSD ICAR/09 Tecnica delle Costruzioni. I docenti del gruppo hanno una consolidata tradizione di impegno nel Dottorato di Ricerca; attualmente alcuni di essi partecipano al Collegio dei docenti del Dottorato di Ricerca in “Architettura: Innovazione e Patrimonio”, con sede amministrativa presso l’Università di Roma Tre . Alcune attività di ricerca del gruppo prevedono forti interazioni con ricercatori di notevole autorevolezza scientifica internazionale; fra questi, si citano il prof. R.L. Fosdick dell’University of Minnesota, Minneapolis, USA; il prof. J.M. Kelly dell’University of California at Berkeley, USA; il prof. S. Ivorra dell’Universidad de Alicante, Spagna. 2 Linee di ricerca Gli interessi del gruppo di ricerca “Ingegneria Strutturale” nel triennio 2011-2013 hanno investito temi sia classici che innovativi, anche a elevato contenuto interdisciplinare, ricompresi nei settori scientifici Scienza delle Costruzioni (ICAR/08) e Tecnica delle Costruzioni (ICAR/09). Una particolare attenzione è stata dedicata alla modellazione del comportamento meccanico dei materiali e all’analisi della risposta strutturale delle costruzioni. Si elencano di seguito le principali linee di ricerca:  problemi di biforcazione e stabilità per corpi elastici in grandi deformazioni;  stime di carichi critici di instabilità per solidi elastici non lineari;  transizioni di fase e isteresi per leghe a memoria di forma, con applicazioni ai dispositivi di dissipazione sismica;  prove non distruttive di tipo ultrasonico per la caratterizzazione meccanica dei materiali tradizionali e innovativi, con particolare riferimento ai materiali anisotropi;  problemi di danneggiamento e localizzazione della deformazione in dispositivi elastomerici per l’isolamento sismico;  analisi sperimentale del danneggiamento in trefoli metallici sottoposti ad azioni di trazione e di ammorsamento laterale;  tecniche di omogeneizzazione non lineare per materiali “functionally graded”;  sistemi per la protezione sismica passiva: dispositivi di isolamento alla base e dispositivi di dissipazione dell’energia;  approcci teorici e sperimentali ai problemi di identificazione strutturale per ponti, torri ed edifici in muratura;  analisi di vulnerabilità e valutazione del danno per edifici esistenti, e per costruzioni di interesse storico e monumentale;  analisi dinamica non lineare della risposta sismica di strutture in zone prossime alle faglie;  analisi dinamica non lineare di strutture sospese soggette all’azione del vento;  analisi sperimentale di calcestruzzi speciali e fibro-rinforzati;  studio degli effetti viscosi per strutture miste acciaio-calcestruzzo per impalcati da ponte. Tali temi sono rilevanti anche ai fini dello sviluppo delle Key Enabling Technologies (KETs), con particolare riferimento ad “Advanced materials” e “Sustainable development”. In sintonia con le esigenze di trasferimento tecnologico espresse dal territorio, il gruppo di ricerca ha attivato nuove e specifiche linee di ricerca sperimentali sui materiali e sulle strutture, rese possibili anche da un robusto piano di potenziamento del Laboratorio Ufficiale Prove Materiali “M. Salvati”, il cui Responsabile scientifico è il prof. Salvatore Marzano, e da una significativa partecipazione a qualificati progetti di ricerca di rilevanza nazionale e internazionale. Si ricorda, tra l’altro, che il Laboratorio “Salvati” è dotato di nuove strumentazioni ed attrezzature di ricerca molto avanzate. Fra le attrezzature recentemente acquisite nell’ambito delle attività di progetti di ricerca finanziati si citano: macchine per prove termomeccaniche, strumentazioni prototipo per prove ultrasoniche per contatto e ad immersione; strumentazione per prove termografiche anche attive di tipo lock-in; strumentazione per prove georadar sulle strutture; strumentazione accelerometrica e interferometrica radar per il monitoraggio strutturale e per prove di identificazione dinamica; centro di calcolo strutturale. Le ricerche condotte hanno portato anche al deposito di brevetti riguardanti gli isolatori sismici e i calcestruzzi fibrorinforzati. 3 I progetti di ricerca finanziati L’attività di ricerca del gruppo ha previsto una significativa partecipazione a progetti di ricerca finanziati, a carattere regionale, nazionale ed europeo. Di seguito si elencano i progetti attivi nel triennio 2011-2013 ai quali hanno partecipato i ricercatori afferenti al gruppo:  Progetto Strategico della Regione Puglia “SISMA - Strutture Innovative e Sperimentazione di Materiali Avanzati”, Coordinatore scientifico prof. S. Marzano; Page 3 of 5  Progetto Strategico della Regione Puglia “Ricerca e sviluppo di metodologie per la meccanica sperimentale e la diagnostica strutturale”, Responsabile U.R. locale prof. M.D. Piccioni;  Progetto PRIN 2008 “Strutture leggere in materiale multiscala nell'ingegneria civile: rigidità e resistenza, assemblaggio e replicabilità industriale”, Responsabile U.R. locale prof. S. Marzano;  Progetto PON_01 “STEM-STELO: Sistemi e TEcnologie per la realizzazione di Macchine per lo Sviluppo dei Trasporti Eccezionali e della LOgistica di progetto”, Responsabile U.R. locale prof. S. Marzano;  progetto PRIN 2010-2011 “Dinamica, Stabilità e Controllo di Strutture Flessibili”, Responsabile U.R. locale prof. S. Marzano;  Progetto PON_02 “MASSIME – Sistemi di sicurezza meccatronici innovativi (cablati e wireless) per applicazioni ferroviarie, aerospaziali e robotiche”, Responsabile U.R. locale prof. M.D. Piccioni;  Progetto della Regione Puglia Rete di Laboratori “Laboratorio per lo sviluppo delle fonti rinnovabili e dell'efficienza nei distretti energetici: Progetto ZERO (Zero Emission Research Option)”, Responsabile U.R. locale prof. M.D. Piccioni;  Progetto ReLuis2, Area Tematica 2, Linea 3: “Innovazione Tecnologica in Ingegneria Sismica”, Task 2: “Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l’adeguamento sismico”, Responsabile U.R. locale prof.ssa D. Foti;  7° Programma Quadro. Capacities Specific Programme Research Infrastructure. Progetto SERIES. Proposal P03-0034: “Assessment of the seismic behaviour of flat-bottom silos containing grain-like materials”. Responsabile prof.ssa D. Foti;  7° Programma Quadro RST (call FP7/PEOPLE/2001/NIGHTS). Project UNIFEDERLAB. Unità “Vibration”, Responsabile U.R. locale prof.ssa D. Foti;  7° Programma Quadro. Capacities Specific Programme Research Infrastructure. Progetto SERIES. Proposal P03-0034: “Seismic behaviour of structural systems composed of cast-in-situ concrete walls”. Responsabile prof.ssa D. Foti;  European Territorial Cooperation Programme Greece-Italy 2007-2013. INTERREG III/A. Project title: “Structural Monitoring of ARTistic and historical BUILding Testimonies”, Responsabile scientifico prof.ssa D. Foti. 4 Alcune recenti pubblicazioni Si elencano di seguito alcune recenti pubblicazioni scientifiche dei componenti del gruppo di ricerca “Ingegneria Strutturale”, relative alle linee di ricerca sopra menzionate:  R. Fosdick, P. Foti, A. Fraddosio, S. Marzano: Shear driven planar Couette and Taylor-like instabilities for a class of compressible isotropic elastic solids. Zeitschrift für angewandte Mathematik und Physik, vol. 61 (3), pp. 537-554 (2010).  R. Fosdick, P. Foti, A. Fraddosio, M.D. Piccioni: A lower bound estimate of the critical load for compressible elastic solids. Continuum Mechanics and Thermodynamics, vol. 22 (2), pp. 77-97 (2010).  D. Foti: Preliminary analysis of concrete reinforced with waste bottles PET fibers. Construction and Building Materials, vol. 25 (4), 1906-1915 (2011).  D. Foti, M. Diaferio, N.I. Giannoccaro, M. Mongelli: Ambient vibration testing, dynamic identification and model updating of a historic tower. NDT & E International, vol. 47, pp. 88-95 (2012).  G. Romano, A. Barretta, R. Barretta: On torsion and shear of Saint-Venant beams. European Journal of Mechanics - A/Solids, vol. 35, 47-60 (2012).  D. Foti: Use of recycled waste pet bottles fibers for the reinforcement of concrete. Composite Structures, vol. 96, pp. 396-404 (2013).  D. Foti, M. Diaferio, R. Nobile: Dynamic behavior of new aluminum–steel energy dissipating devices. Structural Control and Health Monitoring, vol. 20 (7), pp. 1106– 1119 (2013).  R. Fosdick, P. Foti, A. Fraddosio, S. Marzano, M.D. Piccioni: Taylor-like bifurcations for a compressible isotropic elastic tube. Mathematics and Mechanics of Solids, vol. 19, pp. 966-987 (2014).  A. Castellano, P. Foti, A. Fraddosio, S. Marzano, M.D. Piccioni: Mechanical characterization of CFRP composites by ultrasonic immersion tests: experimental and numerical approaches. Composites Part B: Engineering, vol. 66, pp. 299-310 (2014).  R. Fosdick, P. Foti, A. Fraddosio, S. Marzano, M.D. Piccioni: A lower bound estimate of the critical load in bifurcation analysis for incompressible elastic solid. Mathematics and Mechanics of Solids, doi: 10.1177/1081286514543599 (2014). Page 5 of 5