La prevenzione sismica all’Università degli Studi di Perugia
L’eccellenza del Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale: dalla formazione all’attività di ricerca
Inumerosi eventi sismici che anche in anni recenti hanno colpito il territorio nazionale, tra cui l’ultima sequenza sismica del 2016 in Centro Italia, hanno posto di nuovo con urgenza il tema della protezione sismica del costruito e della resilienza nel prioritario interesse dei cittadini. Da sempre il Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale (DICA) dell’Università degli Studi di Perugia cerca di dare risposte concrete al riguardo dedicando attenzione particolare al tema della mitigazione del rischio sismico, tanto nella didattica, per formare Ingegneri Civili e Architetti ad elevata specializzazione, quanto nella ricerca, per sviluppare nuove soluzioni e tecnologie per la protezione sismica delle costruzioni. Grazie anche a questa impostazione culturale, il DICA è stato recentemente inserito dal MIUR fra i 14 Dipartimenti Universitari di Eccellenza in Italia per l’area “Ingegneria Civile e Architettura”. Il progetto quinquennale è incentrato sul potenziamento della ricerca scientifica e della didattica sui temi della protezione del costruito dai rischi naturali e della gestione dei sistemi idrici. Fra i rischi naturali assume particolare importanza proprio il rischio sismico, oltre a quello idrogeologico e ambientale parimenti considerati nel progetto, essendo il territorio nazionale, e in particolare l’Italia Centrale, caratterizzati da una pericolosità sismica medio-alta per la frequenza e l’intensità dei fenomeni, una vulnerabilità molto elevata per la fragilità del patrimonio edilizio e infrastrutturale, e un’esposizione altissima, dovuta sia alla densità abitativa, sia alla presenza sul territorio di un patrimonio storico, artistico e monumentale comprensivo di numerosi siti UNESCO. In evidenza fra gli investimenti previsti nel progetto è la costruzione di un nuovo, moderno laboratorio all’interno del campus di Perugia, per l’esecuzione di prove sismiche pseudo-statiche su prototipi strutturali. Nell’ambito del medesimo progetto è inoltre previsto il potenziamento dei laboratori già esistenti di dinamica delle strutture, di idraulica e idrologia, di biomasse da rifiuti per la produzione di energia e il recupero di materia, di materiali innovativi, questi ultimi due focalizzati in un’ottica di economia circolare.
Ricerca scientifica e tecnologica
Il DICA è attivo su vari progetti, finanziati sia con fondi ministeriali sia europei, finalizzati alla riduzione della vulnerabilità sismica delle nuove costruzioni e del patrimonio esistente. Si sperimentano malte innovative fibrorinforzate (anche mediante fibre naturali quali la canapa) per il consolidamento di murature storiche, calcestruzzi additivati con nano- o micro-particelle a base di carbonio e mattoni in argilla additivati con microfibre in acciaio. Il fine è quello di progettare e realizzare “materiali intelligenti” per l’“auto”monitoraggio sismico delle strutture e il rilievo del danneggiamento locale.
L’attività sperimentale è volta anche allo studio di elementi strutturali e tecniche costruttive attraverso indagini distruttive e non-distruttive, al fine di sviluppare nuove tecnologie per l’analisi e il consolidamento. Relativamente alle costruzioni in muratura si citano gli studi sull’impiego della termografia per la ricostruzione di tessiture murarie coperte da intonaco o affreschi e pitture di pregio, prove distruttive in scala 1:1 eseguite su pannelli, archi e volte, fino ad arrivare a prove dinamiche su tavola vibrante finalizzate allo studio della risposta sismica di tecnologie costruttive innovative come quella della Muratura Confinata, recentemente introdotta nelle Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni, che affiancano gli studi pioneristici del DICA sull’isolamento sismico alla base.
Sono inoltre in corso ricerche finalizzate allo sviluppo di tecniche avanzate per la diagnosi in tempo reale delle costruzioni esposte al terremoto, mediante osservazione continua della risposta statica e dinamica attraverso sistemi di monitoraggio strutturale. L’approccio è finalizzato allo sviluppo di algoritmi originali per l’identificazione del danneggiamento che combinano i metodi di analisi e modellazione propri dell’ingegneria strutturale (analisi a elementi finiti, analisi dinamica in condizioni operazionali, analisi sismiche, BIM) con i metodi e le tecnologie dell’innovazione digitale (internet of things, machine learning, intelligenza artificiale e big data). In quest’ambito si spazia dal monitoraggio di alcuni edifici monumentali e siti UNESCO dell’Umbria, fino ad applicazioni più recenti nel campo dei ponti e passerelle pedonali. Tra le tecnologie di misura impiegate si annoverano reti di sensori statici e dinamici, sia cablate che wireless, droni, sistemi ottici e termografici, dati di interferometria radar da satellite.
La ricerca sperimentale brevemente illustrata è anche supportata da una considerevole attività di modellazione numerica, recentemente potenziata con la realizzazione di una nuova infrastruttura per il calcolo parallelo, che permette, tra l’altro, di simulare il comportamento dei materiali e degli elementi strutturali in modo da prevederne con grande accuratezza la risposta ai terremoti e progettare così gli interventi di adeguamento.
Didattica
Al fine di formare Ingegneri e Architetti esperti nella protezione sismica delle costruzioni, il DICA eroga un corso di laurea di primo livello in Ingegneria Civile e Ambientale (classe L-7), un corso di laurea magistrale in Ingegneria Civile (classe LM-23) e un corso di laurea magistrale a ciclo unico in Ingegneria Edile-Architettura (classe LM-4). Nell’ambito del progetto del Dipartimento
di Eccellenza l’offerta formativa è stata specializzata su tematiche di elevata qualificazione con particolare riferimento ai beni culturali e alle infrastrutture strategiche esposte al rischio sismico. Sono stati in particolare introdotti nuovi corsi inerenti la valutazione del comportamento meccanico delle costruzioni storiche, la sicurezza sismica delle costruzioni, i metodi probabilistici per l’ingegneria sismica, nonché la riqualificazione architettonica fondata sulla messa in sicurezza e sull’efficientamento energetico del patrimonio edilizio esistente. L’offerta formativa del DICA è completata da Corsi di Laurea e Laurea Magistrale nell’ambito dell’Ingegneria Ambientale e del Design; per quest’ultimo si sta per attivare una Laurea Magistrale in cui è previsto un intero semestre dedicato all’Emergency Design. Per le tematiche ambientali, l’offerta formativa è stata incrementata nell’ottica che a livello mondiale si vuole dare al moderno ingegnere ambientale che dovrà essere in grado contrastare i cambiamenti climatici, fornire cibo ed energia in modo sostenibile, progettare città resilienti, sposare la filosofia
“zero rifiuti”.
Il DICA promuove una didattica innovativa e internazionale, con accordi di scambio di studenti in Europa e negli USA, dove organizza periodicamente programmi di “summer school” internazionali. Nondimeno il DICA attiva annualmente workshop didattici che comportano la presenza attiva dei propri studenti nell’ambito di prestigiose manifestazioni internazionali. Nell’ambito del progetto del Dipartimento di Eccellenza è stato anche avviato un nuovo corso di Dottorato Internazionale e Industriale in “Civil and Environmental Engineering”, finalizzato a fornire agli allievi gli strumenti e le capacità critiche necessarie per svolgere attività di ricerca, teorica e applicata, nei settori caratterizzanti e di frontiera dell’Ingegneria Civile, Ambientale, dei Materiali Avanzati e dell’Architettura. Gli allievi del Dottorato trascorrono di regola almeno uno dei tre anni di corso presso uno dei partner accademici internazionali del Dottorato, tra i quali figurano prestigiose Università in Europa, Nord America e Asia.