DELL IA ’ E DE ARCH LL’ A ITETT RTE URA
STOR
GEOTECNICA
DEL DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE, DELL’AMBIENTE, DEL TERRITORIO E ARCHITETTURA
ANNALI 2009-10
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DISEGNO
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PARMA
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DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE, DELL’AMBIENTE DEL TERRITORIO E ARCHITETTURA ( DICATeA ) Direttore del Dipartimento
Prof. Roberto Cerioni vice Direttore
Prof. Carlo Mambriani Direttore del Laboratorio Prof. Andrea Carpinteri Componenti della Giunta Prof. Bruno Adorni Ing. Eva Coïsson Prof. Anna Maria Ferrero Prof. Felice Giuliani Prof. Andrea Spagnoli Prof.ssa Maria Giovanna Tanda Prof. Paolo Ventura Arch. Chiara Vernizzi Personale Tecnico-Amministrativo
Dott. Davide Bompani Ing. Luca Chiapponi Rag. Stefano Gobbi Sig.ra Loredana Gentile Geom. Eustacchio Guatteri Per. Ind. Vittorio Leporati Geom. Giovanni Mingardi Geom. Franco Montanari
Il Dipartimento di Ingegneria Civile, dell’Ambiente, del Territorio e Architettura sviluppa attività di ricerca, di base ed applicata, teorica e sperimentale, nell’ambito della progettazione e delle tecniche di realizzazione delle costruzioni civili, delle infrastrutture viarie e delle opere di difesa del territorio, nonché nell’ambito dell’urbanistica e dell’architettura. Ne fanno parte professori, ricercatori, assegnisti, borsisti e dottorandi con competenze culturali e professionali nell’ambito dell’Ingegneria Civile, Ambientale e dell’Architettura, che forniscono la didattica di discipline inserite nei corsi di Laurea in Ingegneria Civile, in Ingegneria Ambientale e in Architettura dell’Ateneo di Parma. Le aree disciplinari presenti nel dipartimento sono così sintetizzate: Scienza e Tecnica delle Costruzioni, Infrastrutture viarie e Trasporti, Topografia e Fotogrammetria, Idraulica e Costruzioni Idrauliche, Geotecnica, Disegno, Composizione Architettonica, Architettura Tecnica, Restauro Architettonico, Urbanistica, Storia dell’Architettura. Nel dipartimento sono stati condotti studi nell’ambito di programmi di ricerca nazionali ed internazionali finanziati dal Ministero dell’Università e della Ricerca e dalla Comunità Europea e, in collaborazioni con numerose Università italiane, europee, degli Stati Uniti d’America e del Giappone. Tra queste si ricordano l’Imperial College di Londra, l’Università di Grenoble, il Politecnico di Losanna, l’Università Tecnica di Delft, l’Università del Minnesota. Il dipartimento dispone di laboratori per prove sui materiali da costruzione (laterizi, conglomerati cementizi, conglomerati bituminosi, acciai), sulle strutture, sulle terre e rocce, nonché per prove su modelli fisici in scala nell’ambito dell’idraulica, delle costruzioni idrauliche e della geotecnica per la difesa del territorio. The Department of Civil and Environmental Engineering and Architecture carries on basic and applied research activities regarding the design and the technique of realization of civil constructions, road infrastructures and works for territorial preservation, as well as regarding town planning and architecture.
The Department includes professors and researches, with cultural and professional experience in Civil and Environmental Engineering and Architecture. The Department staff is involved in teaching activities at the Faculty of Engineering (courses of Civil Engineering and Environmental and Land Management Engineering) and at the Faculty of Architecture. The disciplinary areas present in the Department are: Material and Structure Mechanics, Structures Design, Road Infrastructures, Surveying and Photogrammetry, Hydraulics and Hydraulic Constructions, Geotechnics, Drawing, Architectural Design, Architectural Technique, Architectural Restoration, Town Planning, History of Architecture. In the Department some studies of National and International research programs, supported by Italian Ministry of University and Research and European Community have been carried on. Some studies have been carried on in collaboration with other Italian, European, of U.S.A. and Japanese Universities (Imperial College of London, University of Grenoble, Polytechnic of Losanna, Delft University of Technology, University of Minnesota). The Department includes laboratories for tests on construction materials (clay bricks, concrete, bituminous conglomerate, steel), on structures, on soils and rocks, as well as tests on physical scaled models to investigate problems of Hydraulic Constructions, Geotechnics and Land Management. Vista delle palazzine del Dipartimento nella Sede scientifica di Ingegneria del Campus - Universitario di via Langhirano - Parma
ARCHITETTURA TECNICA
Personale Ing. Agnese Ghini -Ricercatrice
Arch. Barbara Gherri - Dottoranda di Ricerca
L’attività di ricerca è finalizzata all’individuazione di soluzioni tecnologiche in grado di garantire un apporto antropico sostenibile dal punto di vista sociale e ambientale, elevate prestazioni di comfort interno e ridotti consumi di risorse non rinnovabili. Questi gli ambiti della ricerca: Progettazione sostenibile e misura dell’impatto ambientale dell’edificio Soluzioni progettuali per architetture a basso consumo di risorse non rinnovabili - bilancio energetico dell’involucro ed LCA Comfort interno. Verifiche - numeriche e sperimentali - di prestazioni ambientali termiche, igrometriche luminose e acustiche Bioclimatica: edifici responsabile e climaticamente sensibili Soluzioni tecnologiche di involucro “ben temperato” – parete ventilata, parete ventilante, solare passivo, materiali e sistemi innovativi Attualmente, sono attive alcune convenzioni di ricerca sulle prestazioni termiche e igrometriche dell’involucro in tecnologia stratificata a secco di un ampio campione di edifici a basso consumo energetico, realizzati in Europa nell’ultimo quinquennio; sul comportamento termico della parete ventilata a giunti chiusi in regime dinamico e sul retrofit energetico di edifici appartenenti al patrimonio del social housing. Le verifiche dedicate vengono svolte per via numerica e sperimentale grazie al ricorso ad un prototipo realizzato in sede. In collaborazione con altri ambiti disciplinari, è attiva una convenzione sulla definizione di un nuovo modello insediativo-produttivo sostenibile, autosufficiente energeticamente e a basso consumo di risorse non rigenerabili, self-reliant dal punto di vista alimentare.
Fig. 1
ARCHITECTURAL TECHNOLOGY The research activity is finalized to the development of technological solutions able to guarantee an anthropic input sustainable under the environmental and social point of view, high levels of indoor comfort related to low consumption of non-renewable resources. The research activity is mainly focused on: Sustainable design and environmental impact assessment for residential building Design solutions for low consumption house – envelope energy balance and LCA Indoor comfort. Theoretical methods and on-site experimental tests for thermal, hygrometric, daylighting and acoustic performances valuations Bioclimatic: responsive and climate sensitive buildings Technological systems for “well tempered” envelope – ventilated walls, dynamic insulation walls, passive solar systems, innovative materials. Presently, a few research agreements are carried out: about thermal and hygrometric performances of “stratified” dry technology envelopes, adopted for a large sample of low energy buildings constructed during last five years in Europe; about thermal behaviour of ventilated wall in dynamic summer conditions; about energy retrofit of heritage of socialhousing. The verifications are performed by theoretical methods and on-site experimental tests using a prototype constructed on-site. In collaborations with other disciplines, a research agreement about the definition of a sustainable productive-residential, self-energy and selfreliant settlement, is going on. Figura 1 Costruzione di un prototipo in area Campus per la verifica prestazionale termica ed igrometrica delle soluzioni tecnologiche di involucro. Figura 2 Inserimento di termoflussimetri per la valutazione del flusso termico passante attraverso l’involucro del prototipo Fig. 2
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STORIA
DELL’ ARCHITETTURA E DELL’ARTE
Personale Prof. Bruno Adorni -Professore Ordinario Prof. Carlo Mambriani -Professore Associato Prof. Elisabetta Fadda -Ricercatrice -Assegnista di Ricerca
Prof. Sergio Bettini
Collaborazioni - Convenzioni per il catalogo dei disegni accademici di architettura dell’Istituto d’Arte «P. Toschi» di Parma - Accordo con l’Archivio del Moderno Accademia di Architettura di Mendrisio (CH) per lo studio delle maestranze e degli architetti ticinesi attivi nel Parmense in età moderna - Partecipazione al comitato scientifico del centro internazionale di studi “Jacopo Barozzi da Vignola”
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La ricerca nel campo della storia dell’architettura e dell’arte è finalizzata a ricostruire congiunture e modalità di ideazione, produzione e decorazione degli edifici e degli insediamenti urbani e territoriali del passato. Pur occupandosi in maniera specialistica di manufatti architettonici e artistici, si tenta di inserirli nel loro contesto, nel pieno rispetto dell’unità della storia. Il gruppo di lavoro è composto da tre docenti strutturati, un assegnista di ricerca e diversi docenti a contratto. I principali temi d’indagine riguardano l’architettura emiliana di età moderna e contemporanea, studiata sia attraverso analisi a tutto campo di un contesto o di una stagione, sia attraverso studi monografici dedicati a singoli edifici, protagonisti, episodi. In prospettiva, si vorrebbe giungere a una sorta di catalogo sempre più esaustivo di studi aggiornati sull’architettura, la città e il territorio dell’area in oggetto, per contribuire a una miglior comprensione storica delle caratteristiche del luogo, allargando via via lo sguardo verso temi contigui non soltanto a livello geografico ma anche culturale. Nell’ultimo triennio, il gruppo di ricerca si è occupato di architettura farnesiana a Parma, delle chiese di Santa Maria della Steccata e di Santa Maria del Quartiere, del complesso delle Certose di Pavia e di Parma, di varie residenze private, di storia del giardino, del tema della luce nell’architettura del passato.
ARCHITECTURE AND ART HISTORY Our research in the field of the history of art and architecture aims to reconstruct links and the ways in which buildings and urban settlements in the past were conceived, built and decorated. Without renouncing the specialist’s approach to studying buildings of architectural and artistic value, we try to place them in their cultural and political context, considering the unity of history that influenced any of their characteristics. The research group is made up of three tenured faculty, one postdoctoral fellow and several adjunct faculty. Our main field of investigation is contemporary and modern Emilian architecture, studied either with a wide approach to a theme or a period, or with a monographic focus dedicated to single buildings, protagonists, or episodes. As a future goal, we would like to construct a catalogue that is an ever more complete record of this territory.
PIANIFICAZIONE URBANISTICA, del PAESAGGIO e del TERRITORIO Personale Prof.Arch. Paolo Ventura -Professore Ordinario Ing. Michele Zazzi -Ricercatore - Assegnista di Ricerca Arch.Damianos Damianakos - Dottorando di Ricerca Arch. Simone Riccardi
Le collaborazioni sono con centri e studi di ricerca delle seguenti nazioni: Belgio, Francia, Svizzera, Algeria, Cecoslovacchia, Ungheria, Germania, Finlandia, Norvegia, Svezia, Russia, Turchia, Russia, USA) e nazionale (in particolare con università delle seguenti città: Bologna, Brescia, Firenze, Milano Politecnico, Reggio Calabria, Roma).
Il gruppo di lavoro, formato da docenti, ricercatori, dottorandi e assegnisti di ricerca e riunito nel Laboratorio di Urbanistica, Paesaggio e Territorio (www.urbanistica.unipr.it) promuove l’approfondimento e lo sviluppo di forme innovative e interdisciplinari per la didattica e la ricerca nelle materie urbanistiche, alla scala nazionale e internazionale, con significativo interesse per il territorio medio padano. Le principali linee di ricerca riguardano i seguenti filoni: 1) studi e ricerche riguardanti la definizione di politiche a livello internazionale per lo sviluppo urbanistico sostenibile di comunità minori svantaggiate; 2) studi e ricerche riguardanti la pianificazione territoriale e urbanistica. In particolare sono in atto studi per lo sviluppo della città di Ekaterinburg (Urali, Federazione Russa); 3) studi e progetti riguardanti l’organizzazione urbanistica delle attività secondarie, terziarie e quaternarie, con speciale attenzione per la riqualificazione degli insediamenti produttivi, lo sviluppo e la valorizzazione dei centri commerciali naturali, il progetto dei parchi scientifici e tecnologici; 4) studi e ricerche riguardanti i modelli della progettazione urbanistica e dell’urbanistica virtuale. Tali studi sono condotti nella prospettiva di offrire strumenti di conoscenza, gestione critica, riqualificazione degli insediamenti esistenti e corretto nuovo progetto di nuove addizioni urbane. I componenti del gruppo di ricerca sono, inoltre, specializzati nei seguenti campi di interesse: - definizione di indicatori di qualità dello spazio pubblico nella periferia delle città contemporanee; - analisi preliminari per i piani di centri storici; - redazione di inventari del patrimonio immobiliare di enti territoriali. - pianificazione sostenibile con speciale riguardo alle esigenze dei bambini e delle bambine; - piani di moderazione del traffico; - piani intercomunali; - piani di restauro di parchi storici; - piani per l’individuazione di aree cuscinetto dei parchi; - gestione del paesaggio; - pianificazione dei bacini idrografici.
TOWN, COUNTRY AND LANDSCAPE PLANNING This branch of the Department (www.urbanistica.unipr.it) explores and develops innovative, interdisciplinary forms of teaching and researching town planning and landscape planning and design at international and national level, with particular attention to the middle Po valley. The following are the areas of research that have been of greatest interest to the working group in recent years: 1) study and research on the definition of international-level town planning policies which are sustainable for minor deprived communities; 2) study and research on town and country planning, and in particular studies presently being carried out on the development of the city of Ekaterinburg (Urals, Russian Federation); 3) study and projects on how secondary, tertiary and quaternary activities should be organised within town planning especially as regards the reconversion of industrial buildings, the development and enhancement of natural shopping centres and science and technology parks; 4) study and research on town planning and virtual town planning models in order to devise tools for acquiring knowledge, a critical approach, the reconversion of existing facilities and a proper approach to planning additions to the city. Furthermore, the actual research and study projects carried out mainly on behalf of national and international public bodies qualify the members of the research group as specialists in the following fields: - defining quality indicators for public areas in the outskirts of contemporary cities; - conducting preliminary analyses towards inner-city planning; - surveying and inventorying the property owned by local bodies; - sustainable planning with special regard to the needs of children; - planning traffic moderation; - inter-municipality planning; - planning the restoration of historic parks; - planning the identification of park buffer areas; - landscape management; - catchment basin management.
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URBAN AND ARCHITECTURAL COMPOSITION
a destra Il museo del Louvre a Parigi.
al centro Il paesaggio di Torrechiara. sotto la via Emilia.
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FESTIVAL OF ARCHITECTURE Founded in 2004, under the scientific direction of Prof. Carlo Quintelli, currently in its fifth edition, dedicated to the theme of Community-architecture, the Festival dell’Architettura (www.festivalarchitettura.it) is recognised on an international level. This is a manifestation featuring both scientific research and the tables, exhibitions and workshops, with prizes and competitions linked to the themes of the research and the various workshop activities; the latter being supervised by young researchers belonging to different Faculties of Architecture both in Italy and abroad. The Festival it has availed itself over the years of important collaborations with scientific bodies and institutions. SETTLEMENT SYSTEM OF THE VIA EMILIA, understood as an ambit of interpretative and planning experimentation centred on the infrastructure-architecture relationship in its multi-scale meaning, involving places, city, and territory. Within this sphere, long defined CITTAEMILIA, the research, developed under the scientific direction of Prof. Carlo Quintelli, along the western stretch of the consular road, have evolved studies on structure, character and the phenomenology of becoming the Via Emilia. This has meant defining a functional methodological structure to garner the heterogeneity of the settlement phenomena involved, according to intervention criteria which are simultaneously systematic and non-modellistic. RESEARCH PRIN PUBLIC BUILDING FOR CULTURE The theme of Parma Research group, under the scientific direction
of Prof. Aldo De Poli, “The architectural model of University City campus. Parma: Critical evaluations and Experimental verifications”, inside PRIN 2007, Program of Scientific research of significant national interest, coordinated by D. Vitale, Politecnico di Milano, entitled “Criteria and requirements for University settlement. Conversion of historic urbanisations and new actions”. The first unit is formed by A. De Poli, A. Ghini, C. Visentin, M. Bruzzone, S. Ombellini, R. Borghi, with M. Amarante e B. Gherri. The second unit, formed by L. Vacchelli, A. Massera and M. Casanovi, aims to promote exchanges with other European universities, including TU Delft Polytechnic and ENSA Paris-Malaquais. RESEARCH ARCHITECTURE, LANDSCAPE AND PLACE IDENTITY The program promoted under the scientific direction of Prof. Aldo De Poli e Chiara Visentin, with F. Arman, in collaboration with Istituto Alcide Cervi-Library and Archives Emilio Sereni of Gattatico, announces significant meeting-days in Gattatico, on the themes of Architecture and Landscape. The common thread is the valorization of architecture, city and cultural heritage of Emilia. RESEARCH ARCHITECTURE MUSEUMS NETWORKS The Research Architecture Museums Networks (architetturamuseireti. it), under the scientific direction of Prof. A. De Poli, with M. Bruzzone, R. Borghi, F. Arman e M. Amarante, ICOM-Italy members, deepens themes on museum and exhibit design, collects scientific documentation, edits catalogues and organizes international meeting-days. The main events of 2009 are the conferences “L’esporre e il ricordare nell’architettura dei BBPR” in Carpi (Modena) and “I musei. Ricerca Formazione Reti” in Parma.
COMPOSIZIONE ARCHITETTONICA E URBANA
Personale Prof. Arch. Aldo De Poli - Professore Ordinario Prof. Arch. Carlo Quintelli - Professore Ordinario Arch. Dario Costi -Ricercatore Arch. Enrico Prandi -Ricercatore - Dottorandi di Ricerca Arch. Maria Amarante Arch. Federica Arman Arch. Roberta Borghi - Assegnisti di Ricerca Arch. Chiara Visentin Arch. Monica Bruzzone
FESTIVAL DELL’ARCHITETTURA
RICERCA EDIFICI PER LA CULTURA PRIN 07
Nato nel 2004, con la direzione scientifica del Prof. Carlo Quintelli, attualmente alla quinta edizione (2009-2010) dedicata al tema Comunità-Architettura, il Festival dell’Architettura (www. festivalarchitettura.it) è un evento di ricerca e divulgazione sui temi dell’Architettura con sede a Parma, Reggio e Modena. Segnalato tra una selezione di eventi internazionali d’architettura nel “The Skira Yearbook of World architecture 2007-2008” è stato oggetto di analisi nel libro-censimento sui festival di approfondimento culturale “Effetto festival“ di Guido Guerzoni (2008). E’ costituito da lectio magistralis, conferenze, tavole rotonde, mostre, workshop, premi e concorsi legati ai temi di ricerca e alle differenti attività laboratori ali curate, quest’ultime, da giovani ricercatori appartenenti a diverse Facoltà di Architettura italiane e straniere. Il Festival si è avvalso negli anni di importanti collaborazioni con enti e istituzioni come il CCA di Montréal, Fondation Le Corbusier, GAM di Udine, Dottorato in Composizione Architettonica di Venezia, oltre che del supporto del Comune di Parma, Reggio Emilia, Modena, delle relative Province, della Regione Emilia Romagna e degli Enti di Categoria.
Il tema dell’unità di Parma, con la direzione scientifica del Prof. Aldo De Poli, è “Il modello architettonico della Città Universitaria. Parma: valutazioni critiche e verifiche sperimentali”, del Programma di ricerca scientifica di rilevante interesse nazionale, Anno 2007, prot. 2007FMF9BL_003, coordinato dal prof. D. Vitale, Politecnico di Milano, intitolato “Criteri e requisiti dell’edilizia universitaria. Trasformazione di insediamenti storici e nuovi interventi”. Una prima unità è formata da A. De Poli, A. Ghini, C. Visentin, M. Bruzzone, S. Ombellini e R. Borghi, con M. Amarante e B. Gherri. Ad essa si affianca una seconda unità, formata da L. Vacchelli, A. Massera e M. Casanovi, per progetti di scambio con altre sedi europee, quali il Politecnico di Delft e l’Ensa ParisMalaquais di Parigi.
SISTEMA INSEDIATIVO DELLA VIA EMILIA La ricerca, con la direzione scientifica del Prof. Carlo Quintelli, si concentra sul rapporto infrastruttura-architettura in un’accezione multiscalare coinvolgente luoghi, città, territorio. Nell’ambito di ricerca, da tempo definito CITTAEMILIA nel tratto occidentale della strada consolare, si sono evoluti gli studi su struttura, caratteri e fenomenologia del divenire della Via Emilia, a partire dagli esiti di ricerca sintetizzati nel volume “La strada ritrovata: Problemi e prospettive dell’architettura della Via Emilia” Parma 2005. Si è trattato di definire una struttura metodologica funzionale a cogliere l’eterogeneità dei fenomeni insediativi coinvolti, secondo criteri di intervento al tempo stesso sistematici e non modellistici. Tali Studi hanno trovato soluzioni applicative nell’ambito dell’elaborazione del PSC di Reggio Emilia e nel Laboratorio della Città di Modena attraverso il rapporto convenzionato con i rispettivi Comuni. Ulteriori risvolti sperimentali riguardano il progetto Giornata Tributo Via Emilia, incollaborazione con Regione Emilia Romagna nonché Comuni e Province afferenti alla strada, da Fidenza a Castelfranco Emilia.
RICERCA ARCHITETTURA, PAESAGGIO E IDENTITA’ DEL LUOGO Il programma, con la direzione scientifica del Prof. Aldo De Poli e Chiara Visentin, con F. Arman, in collaborazione con l’Istituto Alcide Cervi e Biblioteca - Archivio Emilio Sereni di Gattatico (Reggio Emilia), attua una convenzione di ricerca su Architettura e Paesaggio. Il filo conduttore è la valorizzazione dell’architettura e del patrimonio culturale dell’Emilia. Le giornate di studio si tengono a Gattatico e presentano nuovi studi sul territorio, sulla città e sulla casa in Emilia.
RICERCA ARCHITETTURA MUSEI RETI La ricerca Architettura Musei Reti (www.architetturamuseireti.it), con direzione scientifica del Prof. Aldo De Poli, con M. Bruzzone, R. Borghi, F. Arman e M. Amarante, approfondisce temi inerenti l’architettura dei musei, l’allestimento e la museografia, raccoglie documentazione scientifica, cura pubblicazioni e cataloghi e organizza giornate di studio internazionali di confronto. Tra le iniziative il Convegno “L’esporre e il ricordare nell’architettura dei BBPR”, tenuto a Carpi (Modena) e il Convegno “I musei. Ricerca Formazione Reti”, organizzato a Parma nel 2009.
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DRAWING
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The research underway in the scientific-disciplinary group “ICAR 17 – Drawing” at the DICATeA, is characterized by joint testing of methods and techniques of research and traditional and digital representation by the use of software and specific information systems. In particular, the research is articulated in the study of the structuring of urban image along the major urban and suburban streets and survey and representation, through different techniques, systems and infrastructure architectural complex in Parma. The research combines historical iconographical archive research, direct measurements and methods and tools for acquiring advanced technologies and three-dimensional digital representation. The research is developed mainly in the areas of urban and environmental significance and importance of architecture, in which, starting from dimensional geometric data of the architectural and urban elements, (buildings, pathways, spaces Urban), through a representation of them in the appropriate scale of reduction, territorial, urban and architectural design, trying to capture and highlight the formal aspects and volumetric features. This research contributes to the definition of methodological procedures for the monitoring of the city and the environment, in order to build a system of control over the actions of environmental regeneration, urban
and architectural design, through the identification of a structure relationship that could set up as a system suitable to the management of processes at different scales of intervention, taking advantage of the survey and representation as the basic operational tools that set the subsequent management of data. A series of national and international research projects on these issues has been undertaken. These projects include: - The importance of the amphitheater Durrës: knowledge of a monument for the enhancement of world cultural heritage - Analysis and diagnosis of damaged structures of the Citadel of Damascus - The definition of a GIS for the identification, knowledge and study of places abandoned and containers available in the city of Parma - Training of the Information System (SIPESC) for the management of municipal school buildings - Architectural surveys and assessments on the state and the degradation of the church of Santa Maria del Quartiere in Parma - Preliminary analysis and identification of guidelines for the implementation of a plan for the development of commercial natural center (CCN) in Oltretorrente and in the Old Town.
DISEGNO
Personale Prof. Arch. Paolo Giandebiaggi - Professore Ordinario Arch. Maria Evelina Melley - Ricercatrice Arch. Chiara Vernizzi - Ricercatrice Arch. Andrea Zerbi - Ricercatore - Assegnisti di Ricerca Arch. Ilaria Fioretti Arch. Andrea Ghiretti Arch. Daniela Paltrinieri Arch. Cecilia Tedeschi
Le ricerche in corso nell’ambito del Disegno, presso il Dipartimento si caratterizzano per la sperimentazione congiunta di metodi e tecniche di ricerca e di rappresentazione tradizionali e tecniche di rappresentazione informatiche, attraverso l’uso di software e sistemi informativi specifici. In particolare, le ricerche si articolano nello studio della strutturazione dell’immagine urbana percepibile lungo i percorsi urbani ed extraurbani principali e nel rilievo e nella rappresentazione attraverso tecniche diverse, di sistemi architettonici ed infrastrutturali complessi presenti in Parma, conciliando ricerche storico-iconografiche d’archivio, rilievi diretti e metodi di analisi e strumenti di acquisizione avanzata e tecniche di rappresentazione tridimensionale digitale. L’attività di ricerca si sviluppa prevalentemente nei settori del rilievo urbano ed ambientale e del rilievo dell’architettura, nei quali a partire dall’acquisizione dei dati geometrici e dimensionali degli elementi architettonici, urbani e paesaggistici componenti la città (edifici, percorsi, spazi urbani), si procede ad una loro rappresentazione alle opportune scale di riduzione, territoriale, urbana ed architettonica, cercando di cogliere ed evidenziare gli aspetti formali e volumetrici caratteristici. Questo tipo di ricerca contribuisce alla definizione di procedure di carattere metodologico sul monitoraggio dell’architettura, della città e dell’ambiente, al fine di costituire un sistema di controllo negli interventi di riqualificazione ambientale, urbana ed architettonica, attraverso l’individuazione di una
struttura relazionale che possa costituirsi come sistema informativo idoneo alla gestione dei processi di trasformazione alle diverse scale d’intervento, avvalendosi del rilievo e della rappresentazione come strumenti operativi di base su cui impostare la successiva gestione dei dati. Su questi temi si è preso parte ad una serie di progetti di ricerca nazionale ed internazionale tra cui si citano in particolare: - Il rilievo dell’anfiteatro di Durazzo: conoscenza di un monumento per la valorizzazione del patrimonio culturale mondiale - Analisi e diagnosi delle strutture danneggiate della Cittadella di Damasco - La definizione di un sistema informativo per l’individuazione, la conoscenza e lo studio dei luoghi dismessi o in via di dismissione e dei contenitori disponibili nella città di Parma - Formazione del sistema informativo (S.I.P.E.S.C.) per la gestione del patrimonio edilizio scolastico comunale - Rilievi architettonici e valutazioni sulla situazione statica e di degrado della chiesa di Santa Maria del Quartiere in Parma - Analisi preliminare e individuazione di linee guida per l’attuazione di un piano di sviluppo dei centri commerciali naturali (CCN) Oltretorrente e Centro Storico
- Dottorandi di Ricerca Arch. Erika Alberti Arch. Donatella Bontempi
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GEOTECHNICS
Modello Numerico agli Elementi di Contorno di una galleria mineraria Boundary Element numerical model of an underground mine ( Fig. 1 )
The priority scientific topics of the research activities of the geotechnical group, involved in these projects, are: 1. Rockfall 2. Rock slope numerical modeling 3. Hard soil – Soft Rock Characterization 4. Mechanical behavior of natural discontinuity in rock 5. Numerical modeling of rock discontinuities behavior 6. Large mass movements 7. Slope stability analysis of submerged volcanic structures 8. Debris flow analysis and modeling 9. Control and monitoring of the stability condition of the excavation The activity of the Parma University research group would mainly devoted to the development and application of slope modeling methods, in the geological and geotechnical characterization of materials involved in instability phenomena and control and monitoring of the stability condition of the excavation. This characterization will be done by means of specific in situ surveys and lab and in situ tests. The research group have been involved in several researches concerning different aspects of rock fall phenomena for many years.
In particular, blocks detachment evaluation on the basis of statistical and deterministic surveys, blocks movement analysis and modeling by means in situ tests interpretations and by improvements of a modeling code, block failure phenomenon at slope impact study and modeling, analysis of the dynamical behavior of protection system components developed by full tests physical models. Slope stability analysis of hard soil / weak rock materials is very peculiar and involved the determination of the mechanical behavior of these materials. For this reason a specific characterization by means of laboratory testing and on site surveys have to be carried out. Large mass movement phenomena involves the understanding of the failure mechanisms and triggering causes determination. The process involve the setting up of on site monitoring stations and the development of physical and numerical models. Risk assessment, safety and working environment issues are important consideration in undertaking excavation both for civil or mining purposes. A great effort in the research is performed by this group in the field of developing monitoring and alarming systems which can predict, assess and minimize the risk during excavation.
Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3
Fig. 4
Modello digitale della superficie rugosa di un giunto in roccia Digital model of the rough surface of a rock joint ( Fig. 2 ) Carota recuperata da un sondaggio a seguito dell’esecuzione di una prova CSIRO Borehole core recovered after the execution of a CSIRO on site test ( Fig. 3 ) Grafico dei risultati ottenuti da una prova di taglio ciclico su discontinuità rugose Diagram of the results of a cyclic shear test on rough discontinuities ( Fig. 4 )
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GEOTECNICA
Personale Prof. Ing. Anna Maria Ferrero - Professore Associato Prof. Ing. Lorella Montrasio - Professore Associato Ing. Andrea Segalini - Ricercatore
- Dottorandi di Ricerca Ing. Marco d’Attoli Ing. Gianluca Losi - Assegnisti di Ricerca Ing. Maria Rita Migliazza Ing. Roberto Valentino
Le attività di ricerca degli appartenenti al gruppo vertono in numerosi settori della Geotecnica e Geomeccanica di seguito sinteticamente descritti, testimoniate da numerose pubblicazioni su riviste internazionali e nazionali di settore delle quali se ne allegano alcune ritenute particolarmente significative. In particolare gli argomenti di ricerca in cui il gruppo è stato maggiormente interessato negli anni 2007-2008 hanno riguardato: Analisi e modellazioni per la stabilità di scavi in sotterraneo Analisi e modellazioni per la stabilità di pendii naturali e fronti di scavo Studio del comportamento meccanico di materiali lapidei e di discontinuità in roccia Sviluppo di metodi innovativi di rilievo e monitoraggio degli ammassi rocciosi Studio e modellazione di fenomeni franosi indotti da piogge (soil-slip) Stabilità delle opere monumentali in relazione al comportamento delle fondazioni Messa a punto di tecnologie innovative per il settore geotecnico Il gruppo ha condotto numerosi studi per analizzare diverse problematiche connesse con la realizzazione di scavi in sotterraneo, con particolare riguardo a: • applicazione di modelli continui e/o discontinui per lo studio di ammassi rocciosi; • l’analisi del campo di tensione e deformazione indotto dallo scavo di gallerie e l’influenza dell’utilizzo di sistemi di sostegno e/o rinforzo; • le problematiche di stabilità connesse con la realizzazione di grosse camere sotterranee per la coltivazione di pietre ornamentali; • gli effetti di cedimenti superficiali indotti dallo scavo di gallerie metropolitane realizzate in terreni sciolti con macchine EPB. Per quel che concerne l’analisi di stabilità di versanti: si sono messe a punto metodologie di analisi per lo studio di fenomeni di ribaltamento, scivolamento e caduta di massi da pendii in roccia e di scivolamento di pendii in terra.
In quest’ambito sono state condotte ricerche per lo studio e la modellazione di fenomeni franosi indotti da piogge (soil-slip) implementando uno specifico modello di calcolo e applicandolo a numerosi casi reali. Gli studi teorici e sperimentali per la classificazione degli ammassi rocciosi e per la determinazione del comportamento meccanico degli ammassi hanno riguardato in particolare lo sviluppo di tecniche di acquisizione e trattamento dei dati per la classificazione di ammassi rocciosi. La ricerca ha inteso fornire un approccio alternativo ai metodi di rilievo strutturale classici, effettuati per mezzo di stendimenti o tramite l’esame esaustivo di finestre di osservazione, tramite l’applicazione di rilievi fotogrammetrici o del rilievo laser. Nello studio del comportamento delle fondazioni di opere monumentali il gruppo è stato impegnato nell’analisi delle condizioni di stabilità derivanti da problematiche geotecniche legate alle strutture di fondazione del Duomo di Parma e della Torre Civica della Ghirlandina di Modena. Nell’ambito dell’attività rivolta allo sviluppo di nuove tecnologie il gruppo ha messo a punto un sistema di misura degli spostamenti del terreno con modalità di trasmissione dati wireless. Il sistema è stato messo a punto presso il laboratorio idraulico e geotecnico del Dipartimento di Ingegneria Civile ed è stato brevettato nel corso del 2007. COLLABORAZIONI
Prof. Anna Maria Ferrero, collabora con l’ASL di Massa e Carrara, l’Agenzia Interregionale per il Po, la provincia di Varese e con società private; è consulente di progetti in ambito comunitario (ClimChAlp Interreg III A Alpine space , GEOTACO – Advanced courses in Geotechnical problems, EU Life-Long Learning Programme), è responsabile di progetti di interesse nazionale. Prof. Lorella Montrasio collabora con la Protezione Civile Nazionale, la Regione Emilia Romagna (ARPA-SIM e Servizio Geologico Sismico e dei Suoli), il CIMA (Centro Internazionale in Monitoraggio Ambientale – Università di Genova) e aziende private.
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HYDRAULICS and HYDRAULIC STRUCTURES COLLABORAZIONI • Studio delle interazioni tra grandi opere di sbarramento fluviale e sistema acquifero sotterraneo. Sperimentazioni sulla cassa di espansione del torrente Parma. • Realizzazione ed esecuzione delle prove su modello fisico del manufatto regolatore, degli scaricatori di superficie e della vasca di dissipazione della cassa di espansione sul torrente Parma. Agenzia Interregionale Per Il Po
• Studio idrologico-idraulico del fiume Trebbia in località Marsaglia -Cortebrugnatella e del torrente Nure in località Farini - Regione Emilia Romagna Servizio Provinciale Difesa del Suolo Risorse Idriche e Forestali Modello fisico (scala 1:50) del manufatto regolatore della cassa di espansione sul Torrente Parma. Physical Model (scale 1:50) of the Parma dam flood control system.
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Cultural, scientific and educational aspects of Hydraulics and Hydraulic Structures are addressed with respect to the study of water problems in the context of Civil, Environmental and Land Management Engineering. These concerns and investigations are of relevance to all of the water problems that are managed and steered by important regional and state agencies in the Parma area, such as the River Po Inter-Regional Agency, the River Po Authority, ARPA and the Civil Protection. Special attention is therefore focussed on the hydraulic protection of land, but without neglecting the more traditional fields of Hydraulics and Hydraulic Structures. Research in these areas is conducted using mathematical modelling and an experimental approach in the Department Hydraulic Laboratory. Research relating to hydraulic protection from surface water is mainly devoted to the evaluation and management of hydraulic risk through the development and application of one and two-dimensional mathematical models of shallow water flows, design and validation of flood detention basins, physical models, etc.. Other important topics concern debris flow dynamics, with emphasis on fluid rheology and flow propagation, sediment transport and pollution modelling at the basin scale. Research concerning with groundwater involves investigations and analyses of flux and the problems relating to pollutant transport; in particular, the mathematical modelling of water flux in regional aquifers is utilized with the aim of finding new and more efficient strategies for the management of water resources.
Experimental, theoretical and numerical studies are performed with a view to assessing groundwater quality. New methodologies are derived from field investigations, resulting in an improvement in the quality, condition and efficiency of aquifers, and an attendant reduction in the cost of subsequent monitoring and maintenance. Theoretical and numerical studies simulating pollution transport in groundwater are in progress; they include the detailed description of the development of the pollution event (direct problem), and the identification of hydraulic parameters (inverse problem) affecting the behaviour of aquifers. The main topics of research in Hydraulics include the experimental analysis of turbulence in gravity waves in the breaking condition and swash zone, in collaboration with Italian and foreign universities involved in European projects. There is a specific interest on the rheology and dynamics of granular systems and non-Newtonian fluids, free surface-flow instabilities, and sediment transport in sheet flow conditions. The methodology used is both experimental and theoretical. A new optical instrument for measuring 2-D tangential velocity has been developed (patent pending). Studio del moto a superficie libera nei pressi di una confluenza tra corsi d’acqua mediante software di calcolo bidimensionale sviluppato presso il dipartimento. Study of the open channel flow at a river junction, by means of a 2-D code developed by the research group.
IDRAULICA e COSTRUZIONI IDRAULICHE Personale Prof. Paolo Mignosa - Professore Ordinario Prof. Maria Giovanna Tanda - Professore Ordinario Prof. Sandro Longo - Professore Associato Ing. Francesca Aureli - Ricercatrice Ing. Massimo Ferraresi - Ricercatore Ing. Andrea Maranzoni - Ricercatore Ing. Andrea Zanini - Ricercatore
- Dottorandi di Ricerca Ing. Donato Citarella Ing. Marco D’Oria Ing. Renato Vacondio - Assegnista di Ricerca Ing. Chiara Ziveri
L’area culturale, scientifica e didattica, che fa capo ai raggruppamenti disciplinari dell’ Idraulica e delle Costruzioni Idrauliche è indirizzata verso lo studio dei problemi delle acque nei campi dell’Ingegneria Civile e dell’Ingegneria per l’ambiente e del territorio. Essa si pone come naturale polo di attrazione delle problematiche del settore, la cui particolare vocazione a Parma è rappresentata dalla presenza di organi di gestione e governo delle acque di importanza regionale e sovraregionale (Agenzia Interregionale per il Po, Autorità di bacino del Po, ARPA, Protezione Civile). Particolare attenzione è rivolta pertanto alle problematiche di Protezione idraulica del territorio, senza comunque trascurare quelle più classiche dell’Idraulica e delle Costruzioni Idrauliche; l’attività di ricerca si sviluppa sia su base sperimentale, appoggiandosi al laboratorio di Idraulica, che attraverso la modellistica matematica. Nel campo della Protezione Idraulica dalle acque di superficie vengono approfondite tematiche di ricerca attinenti alla quantificazione e gestione del rischio idraulico sul territorio, con applicazione di modelli matematici per la formazione e propagazione delle piene fluviali, dinamica delle inondazioni, progetto e verifica di casse di espansione e attraverso la realizzazione di modelli fisici. Altri temi specialistici sono l’analisi dei debris flow, con particolare attenzione alla reologia dei fluidi ed alla propagazione delle correnti, e la modellazione dei fenomeni di trasporto solido e di inquinanti a scala di bacino. Per quanto riguarda gli aspetti della Protezione Idraulica delle acque sotterranee vengono svolti studi sulle problematiche quantitative e qualitative degli acquiferi; in particolare la modellazione matematica del flusso idrico negli acquiferi regionali è utilizzata allo scopo di individuare strategie più efficienti nella gestione delle risorse idriche. Studi teorico-numerici sono in corso per la simulazione del trasporto di inquinanti nelle falde acquifere allo scopo di descrivere compiutamente l’evoluzione degli episodi di inquinamento (problema diretto) e per la individuazione
dei parametri idraulici (problema inverso) che condizionano il comportamento della falda acquifera. Nel campo dell’Idraulica vengono svolti studi sperimentali nel settore della turbolenza delle onde di mare in condizioni di frangimento e nella swash zone, in collaborazione con altre Università Italiane e Straniere e nell’ambito di progetti di ricerca Europei. Un altro settore di approfondimento è la dinamica e la reologia di sistemi granulari e di fluidi non Newtoniani, con particolare interesse ai fenomeni di instabilità superficiale di correnti a pelo libero. Studi teorici sono rivolti anche all’analisi del trasporto solido in condizioni di sheet flow. Il settore delle misure idrauliche ha sviluppato strumentazione innovativa per la misura di velocità tangenziale 2-D di miscele granulari.
Modello fisico di una confluenza tra due corsi d’acqua in provincia di Genova. Physical model of a river junction near Genova.
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ARCHITECTURAL RESTORATION
The research activity in the “Architectural Restoration” sector is mainly focused on “Conservation and reuse of historical and architectural heritage” and on “Rehabilitation of historical structures”. The themes of conservation and reuse of historical heritage are faced both at didactic and research levels referring to real cases, some located in the Parma territory, some in the rest of Italy and some abroad. Particularly, research projects are active in collaboration with public bodies institutions and universities in France, Spain, Morocco, Syria, China. The aims of the research are the acquaintance with historical buildings, the definition of analysis and planning procedures for the conservation and reuse of architectural heritage, the practical verification of exploitation hypotheses for historical buildings. Research methods and procedures are based upon archive inquiries, geometrical and stylistic direct surveys, historical investigations and practical applications on real tasks. The aims of the research in the structural rehabilitation field are the seismic protection of historical buildings, the definition of non-linear modelling procedures for the structural analysis of ancient structures, the definition of experimental procedures, monitoring and non-destructive tests for the static and dynamic identification of structures. Some of the activities are connected to research contracts: • with the Fabbriceria of the Dome of Parma, to analyse the monitoring data from the Dome and the Bell Tower; • with the Fontanellato City Council for a research aimed at the static
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evaluation and to the definition of retrofit interventions on the inner arched court of the Fontanellato Castle; • with the Modena City Council for an inspection on the wooden structures of the Theatre of Modena and for the architectural survey and the static and decay evaluations of the “Ghirlandina” bell tower; • with the Cariparma Foundation for studies on several important monuments of the Parma territory, in view of possible future restoration interventions. Particularly, the following buildings have been examined: the S. Maria del Quartiere Church in Parma, the S. Maria degli Angeli Monastery in Busseto, the San Liborio Church within the Complex of the Colorno Royal Palace; • with the ACER (regional housing projects), together with the Technical Architecture group of our Department, a study is ongoing for the energetic and structural retrofit of some housing projects in Parma. Moreover, studies are currently ongoing: • for the structural retrofit of the French Panthéon dome in Paris; • for the strengthening and restoration of some structures in the citadel of Damascus (Syria); • experimental studies on the different hooping techniques for masonry columns; • on the analysis of monitoring data of different historical buildings; • on dynamic analysis for the structural identification of monumental buildings or of single structural components; • on the seismic safety assessment of important buildings in the province of Parma.
RESTAURO ARCHITETTONICO
Personale Prof. Carlo Blasi - Professore Ordinario Ing. Eva Coïsson - Ricercatrice
- Assegnista di Ricerca Ing. Federica Ottoni - Dottorandi di Ricerca Arch. Elisa Adorni Ing. Stefano Alfieri Arch. Matteo Carobbi Arch. Rossana Gabaglio Arch. Nora Lombardini Arch. Emanuele Mazzadi
Il settore “Restauro Architettonico” svolge la propria attività di ricerca prevalentemente nei settori della “Conservazione e riuso del patrimonio storico architettonico” e del “Consolidamento delle strutture storiche”. I temi della conservazione e del riuso del patrimonio storico sono affrontati a livello didattico e di ricerca con riferimento a casi concreti, in parte siti nel territorio parmense, in parte sul territorio nazionale e all’estero. In particolare, sono attivi progetti di ricerca in collaborazione con enti pubblici e università in Francia, Spagna, Marocco, Siria, Cina. Obiettivi dell’attività di ricerca sono la conoscenza dell’edilizia storica, la definizione di procedure di analisi e di progettazione per la conservazione e il riuso del patrimonio architettonico, la verifica progettuale di ipotesi di valorizzazione degli edifici storici. Le metodologie e le procedure di ricerca si basano su indagini archivistiche, su rilievi diretti, a livello geometrico e stilistico, su indagini storiche e su verifiche progettuali relative a problematiche reali. Nel settore del consolidamento sono oggetto di studio la protezione sismica degli edifici storici, le procedure di modellazione non lineare per l’analisi strutturale di strutture antiche, le procedure sperimentali, il monitoraggio e le prove non distruttive per l’identificazione statica e dinamica delle strutture. Sono in corso attività di ricerca che fanno riferimento ad alcune convenzioni: • con la Fabbriceria del Duomo di Parma per un’analisi dei dati provenienti dal sistema di monitoraggio del Duomo e del Campanile; • con il Comune di Fontanellato per una ricerca finalizzata ad eseguire valutazioni sulla situazione statica e ad avanzare ipotesi per un intervento di consolidamento del loggiato interno della Rocca di Fontanellato; • con il Comune di Modena per lo studio delle strutture lignee del Teatro Comunale di Modena e per rilievi architettonici e valutazioni sulla situazione statica e di degrado del campanile del Duomo di Modena, “la Ghirlandina”;
• con la Fondazione Cariparma per studi su diversi monumenti di grande interesse per il territorio. In particolare sono state prese in esame: la Chiesa di S. Maria del Quartiere in Parma, il monastero di S. Maria degli Angeli in Busseto, la Chiesa di San Liborio all’interno del complesso della Reggia di Colorno. • con l’ACER (case popolari), in collaborazione con il gruppo di Architettura Tecnica per studi sugli aspetti energetici e di sicurezza del recupero di alcuni complessi di edilizia popolare a Parma. Sono inoltre in corso: • studi per il consolidamento della cupola del Panthéon di Parigi; • indagini per il consolidamento e restauro di alcune strutture della cittadella di Damasco (Siria); • studi sperimentali sulle diverse tecniche di cerchiature per colonne in muratura; • analisi dei dati di monitoraggio strutturale di diversi edifici storici; • analisi dinamiche per l’identificazione strutturale di edifici monumentali o di singole componenti strutturali; • analisi della sicurezza sismica di edifici strategici della provincia di Parma.
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STRUCTURAL MECHANICS
The research activities in the area of “Structural Mechanics” are focused on the following engineering topics: Fatigue and Fracture Mechanics of Materials and Structures, Modelling of the Mechanical Behaviour of Engineering Materials, Structural Stability, Advanced Computational Analysis of Materials and Structures, Linear and Non-Linear Elasticity, Damage Mechanics, Mechanical Behaviour of Structural Glass. The specific topics investigated, both from a theoretical viewpoint and with reference to engineering applications, by the Structural Mechanics research group are the following: study of fatigue-fracture behaviour of structures (fig. 1), buckling analysis and design of structures (fig. 2), analysis and design of steel structures, fiber-reinforced concrete structures and composite structures submitted to static and cyclic loading (fig. 3) pre- and post-critical behaviour of structural glass panels (fig. 4). The research activities are based on: experimental tests, theoretical and numerical models, design applications to real engineering structures. Aims of the research activities are: study of the mechanical behaviour of engineering materials, seismic preservation of buildings, theoretical and numerical modelling of structures with emphasis to stability and fatigue and fracture behaviour, experimental procedures for static and dynamic identification of structures. The academic staff in the area of “Structural Mechanics” is involved in several research and coordination activities at an international level:
Fig. 1. Fessurazione di elementi in materiale quasi-fragile (a, b). Campo tensionale in una lastra tesa doppiamente fessurata (c). Study of fatigue-fracture behaviour of structures. Fig. 2. Imbozzamento di un cilindro in materiale composito laminato soggetto a compressione assiale (a). Interazione frattura-instabilità di una lastra tesa (b). Buckling analysis and design of structures
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(b)
Fig.1
Prof. Andrea Carpinteri: Member of the Editorial Board of International Journals: “Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures” from 1996 to 2002; “International Journal of Fatigue” from 1997 to 2001 and from 2007; “Strength of Materials” from 2005. Chairman of the Technical Committee “Fatigue of Engineering Materials and Structures” (TC3) of ESIS (European Structural Integrity Society) since 2000. Prof. Gianni Royer: Member of the Editorial Board of the International Journal “Journal of Elasticity” since 2006. Member of the European research group “Laboratoire Lagrange” since 2005. Prof. Andrea Spagnoli: Member of the Editorial Board of the International Journal “Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures” from 2004. Member of Technical Working Group “Stability of steel shells” of ECCS (The European Convention for Constructional Steelwork) since 2004. Secretary the Technical Committee “Fatigue of Engineering Materials and Structures” (TC3) of ESIS (European Structural Integrity Society) since 2000. Dr. Roberto Brighenti: Member of the Editorial Board of the International Journal “International Journal of Fatigue” from 2001 to 2007. Dr. Francesco Freddi: Member of the European research group “Laboratoire Lagrange” since 2005. Dr. Sabrina Vantadori: Member of Organizing Committees of some International Scientific Conferences.
Fig.2
(c) (b)
(a)
(a)
SCIENZA DELLE COSTRUZIONI
Personale Prof. Andrea Carpinteri – Professore Ordinario Prof. Gianni Royer Carfagni – Professore Ordinario Prof. Andrea Spagnoli – Professore Associato Ing. Roberto Brighenti – Ricercatore Ing. Francesco Freddi – Ricercatore Ing. Sabrina Vantadori – Ricercatrice – Dottorando di Ricerca Arch. Valentina Beatini Ing. Mirko Silvestri
L’attività di ricerca del settore “Scienza delle Costruzioni” è indirizzata verso le seguenti tematiche ingegneristiche: Comportamento a fatica e frattura di materiali e strutture, Modellazione del comportamento meccanico di materiali strutturali, Stabilità di strutture, Analisi computazionale avanzata di materiali e strutture, Elasticità lineare e non lineare, Meccanica del danneggiamento, Comportamento meccanico del vetro strutturale. I temi, affrontati a livello di ricerca con riferimento a casi reali, sono i seguenti: studio del comportamento a fatica e frattura di strutture (fig. 1), verifica di strutture nei riguardi della loro stabilità (fig. 2), definizione di procedure di analisi e di progettazione di strutture metalliche, in calcestruzzo armato o fibrorinforzato e in materiali compositi, anche soggette a carichi variabili ciclicamente nel tempo (fig. 3), studio del comportamento pre e post-critico di lastre di vetro strutturale (fig. 4). Le metodologie e le procedure di ricerca si basano su: prove sperimentali, studi teorici e numerici, verifiche progettuali relative a problematiche reali. Obiettivi delle ricerche sono: lo studio del comportamento dei materiali ingegneristici, la sicurezza e la protezione sismica degli edifici, la definizione di procedure di modellazione teorica e numerica per l’analisi strutturale, con particolare interesse per la stabilità e il comportamento a fatica e frattura, la definizione di procedure sperimentali per l’identificazione statica e dinamica delle strutture.
I componenti di questo Settore sono impegnati in attività di ricerca e coordinamento a livello internazionale e sono componenti dei Comitati scientifici di riviste internazionali: Prof. Andrea Carpinteri : Membro di Comitati Scientifici di Riviste Internazionali: “Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures” dal 1996 al 2002; “International Journal of Fatigue” dal 1997 al 2001 e dal 2007; “Strength of Materials” dal 2005. Presidente del Comitato TC3 (Technical Committee “Fatigue of Engineering Materials and Structures”) dell’ESIS (European Structural Integrity Society) dal 2000. Prof. Gianni Royer : “Journal of Elasticity”, dal 2006. Membro del gruppo di ricerca Europeo “Laboratoire Lagrange” dal 2005. Prof. Andrea Spagnoli : “Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures” dal 2004. Membro del Technical Working Group “Stability of steel shells” di ECCS (The European Convention for Constructional Steelwork) dal 2004. Segretario del Comitato TC3 (Technical Committee “Fatigue of Engineering Materials and Structures”) dell’ESIS (European Structural Integrity Society) dal 2000. Ing. Roberto Brighenti : “International Journal of Fatigue”, dal 2001 al 2007. Ing. Francesco Freddi : Membro del gruppo di ricerca Europeo “Laboratoire Lagrange” dal 2005. Ing. Sabrina Vantatori : Membro di Comitati Organizzatori di alcuni Congressi Scientifici Internazionali.
Fig.3. Esempi di collasso per frattura e fatica in elementi strutturali. Collapse due to fatigue in structural components.
Fig. 4. Prove in vera grandezza su lastre di vetro laminato. Pre- and post-critical behaviour of structural glass panels.
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ROADS
Prove e simulazioni degli effetti del rinforzo della pavimentazioni
The research activities of the “Infrastructure” research group are focused on the mechanical behavior of pavement materials to obtain high-grade materials and enhance base formulations for improving pavement safety. Research studies concern asphalt binder rehology and chemical-physical properties, asphalt mixture fracture mechanics, as well as the development of new rehabilitation techniques for flexible pavements. A long-term research is carried out to develop an asphalt binder performance quality system based on advanced rheological analyses and to create “compatible” asphalt mixtures, characterized by lower process temperature, energy savings and emissions reduction. Investigations in progress include the use of additives and not conventional modifiers, as the long chain organic components obtained from Fischer-Tropsch synthesis processes. Innovative asphalt binders were produced and investigated in laboratory to obtain flexible pavement with high resistance to airport fuels. The research group is also focused on an International project on the identification of fundamental properties for defining asphalt mixture fracture resistance. A deep collaboration with the University of Florida has allowed to identify energetic performance parameters accounting
for fractures due to a high single load, as well as to fatigue damage. As a result, new test configurations and numerical simulations were developed. A further research topic, in collaboration with the University of Illinois, is the study of the efficiency of different reinforcements for asphalt pavements during rehabilitation operations. In details, three different reinforcing nets were investigated, as steel nets, glass and polyester grids. The research was carried out at a real scale in the field, in laboratory and implementing numerical models. A final topic is the optimization of the re-use of first- and secondgeneration recycling materials obtained from the demolition of old pavements.
LABORATORIO COSTRUZIONI STRADALI Le attività di Laboratorio relative all’Area Infrastrutture riguardano la caratterizzazione avanzata dei materiali bituminosi e delle terre, oltre che il controllo tecnologico delle pavimentazioni stradali. Principali attività di supporto all’industria ed alle imprese di costruzioni si riferiscono al mix design dei conglomerati bituminosi, alla qualifica reologica dei bitumi stradali ed alla valutazione delle proprietà meccaniche e di portanza dei terreni. Laboratory activities of the road construction area involve the advanced characterization of bituminous and granular materials and the technological control of asphalt pavements. Support to industry and construction company mainly regard the mix design of asphalt mixtures, the rhelogical qualification of bituminous binders and the evaluation of soil mechanical properties and bearing capacity.
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STRADE
Personale: Prof. Ing. Antonio Montepara - Professore Ordinario Prof. Ing.Felice Giuliani - Professore Associato Ing. Gabriele Tebaldi - Ricercatore
- Dottoranda di Ricerca Ing. Valentina Rota - Assegnisti di Ricerca Ing. Arianna Costa Ing. Elisa Degiovanni Ing. Filippo Merusi Ing. Silvia Rastelli Ing. Elena Romeo
Le ricerche in corso nell’ambito del raggruppamento Strade, ferrovie ed aeroporti, presso il DICATeA, coinvolgono i diversi aspetti inerenti lo studio del comportamento meccanico dei materiali stradali, al fine di pervenire ad un miglioramento dei relativi standard qualitativi e delle formulazioni di base, anche a vantaggio della sicurezza intrinseca delle pavimentazioni. Allo studio della reologia e delle caratteristiche chimico-fisiche dei bitumi si affiancano ricerche inerenti la modellazione del legame costitutivo ed i meccanismi di innesco e propagazione della frattura nei conglomerati bituminosi nonché lo sviluppo di nuove tecniche di manutenzione per pavimentazioni flessibili. Ricerche di lungo termine sono state intraprese per lo sviluppo di un sistema di qualifica prestazionale dei leganti stradali fondato sui criteri dell’analisi reologica avanzata e per lo sviluppo di conglomerati bituminosi ‘compatibili’, caratterizzati da minori temperature di processo, risparmio energetico e riduzione delle emissioni in atmosfera. In questo contesto è attualmente in fase di studio l’utilizzo di additivi e modificanti non-convenzionali, quali i composti organici a lunga catena derivanti da processi di sintesi Fischer-Tropsch. Leganti bituminosi innovativi sono stati ulteriormente prodotti ed utilizzati in scala di laboratorio allo scopo di realizzare pavimentazioni flessibili ad elevata resistenza ai carburanti destinati all’impiego aeroportuale.
Il gruppo di ricerca è inoltre da anni impegnato nello svolgimento di un importante progetto internazionale che concerne lo studio e l’identificazione di nuovi parametri prestazionali in grado di definire la resistenza a frattura dei conglomerati bituminosi. Tramite un’intensa attività di collaborazione con l’Università della Florida sono state definite fondamentali proprietà che tengono in conto sia del danno repentino dovuto a un’unica gravosa sollecitazione, sia del danno a fatica derivante dalla sollecitazione continua nel tempo del traffico veicolare. In tale ambito sono state messe a punto nuove metodologie di prova e simulazioni numeriche degli stati tenso-deformativi di conglomerati naturali e modificati, soggetti a diverse tipologie di carico. Un ulteriore tema di ricerca, sviluppato in collaborazione con l’Università dell’Illinois, riguarda lo studio dell’efficacia di diversi sistemi di rinforzo delle pavimentazioni stradali flessibili nelle opere di manutenzione. In particolare sono state prese in esame reti costituite da diverse tipologie di materiali, quali acciaio, fibre di vetro e fibre di poliestere. Tale ricerca è stata sviluppa tramite sperimentazioni in scala reale con la realizzazione di campi prova, prove di laboratorio e implementazione di modelli numerici. Sono inoltre in corso attività di ricerca che riguardano l’ottimizzazione dell’impiego di materiali di riciclo di prima e seconda generazione ottenuti della demolizione di vecchie pavimentazioni al fine di preservare le risorse naturali. Meccanica della frattura e simulazione di prove a frattura dei conglomerati bituminosi.
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STRUCTURAL ENGINEERING
The research activity relative to the “Structural Design” field deals with several topics concerning both the mechanical behaviour of traditional and innovative building materials, and the design of structures made of ordinary and prestressed reinforced concrete, steel, masonry and timber. One of the main research topic concerns the analysis of the mechanical behaviour, up to failure, of several typologies of concrete structures (such as ordinary, prestressed, fibrereinforced, self compacting or high strength concrete structures) through 2D and 3D NLFE analyses. To this end, the Research Group of Parma has implemented into a commercial FE code (so called “PARC” which has been developed in 2001) a refined constitutive model based on nonlinear fracture mechanics, able to describe the mechanical behaviour of reinforced concrete in the cracked stage and up to failure. These numerical analyses also take into account possible geometrical nonlinearity, in order to correctly evaluate instability phenomena which can lead to structural collapse. This procedure has been successfully applied to the analysis of different structural typologies, such as precast prestressed roof elements, hollow core slabs, industrial pavements, tunnel linings, short cantilevers, etc.
Another research topic is related to the modelling of existing buildings, such as historical ones, with particular reference to their seismic vulnerability. Some examples of these studies are represented by the Castle of Fontanellato, the Cathedral of Parma, the Alhambra in Granada and the French Pantheon. Some other studies concerning the seismic vulnerability and assessment of several public buildings located in the city centre of Parma and in its province have also been carried out. Other research activities concern some experimental studies performed by using a particular laser technique (ESPI) suitably developed by the Research Group, which allows the evaluation of displacement of about few nanometres. This procedure has been applied to the analysis of the cracking process in different materials, such as concrete, glass and autoclaved aerated concrete, and of the debonding of carbon fibre reinforcing plates. Finally, another research topic that has been recently developed is related to the structural behaviour of special concretes produced by using recycled materials, such as wood ashes and steel slags.
Quadro fessurativo numerico nel rivestimento di prima fase in shotcrete (s = 20cm) armato con rete elettrosaldata e fibre.
Modello tridimensionale agli elementi finiti: geometria e mesh nel caso di galleria a ferro di cavallo.
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TECNICA DELLE COSTRUZIONI Personale: Prof. Roberto Cerioni - Professore Ordinario Prof. Ivo Iori - Professore Ordinario Prof. Daniele Ferretti - Professore Associato Ing. Beatrice Belletti - Ricercatrice Ing. Patrizia Bernardi - Ricercatrice - Assegnista di Ricerca Ing. Elena Michelini - Dottoranda di Ricerca Ing. Lorenza Cavatorti - Dottorando di Ricerca Ing. Marco Rossi
Convenzioni - Convenzioni per lo studio del comportamento strutturale di elementi prefabbricati (RDB, ASSAP, Area Prefabbricati, Pizzarotti S.p.a.) - Studi di vulnerabilità ed adeguamento sismico di edifici pubblici (Comune e Provincia di Parma) - Convenzione per lo studio di sistemi stratificati a secco (Consorzio ESI)
L’attività di ricerca del settore di “Tecnica delle Costruzioni” è relativa a diverse tematiche riguardanti sia l’analisi del comportamento meccanico dei materiali da costruzione (tradizionali e innovativi) che la progettazione di strutture in c.a. e c.a.p., acciaio, muratura e legno. Uno dei principali argomenti di ricerca è legato allo studio del comportamento progressivo fino al collasso di strutture in calcestruzzo (armato, precompresso, fibrorinforzato, autocompattante, ad alta resistenza) attraverso indagini numeriche ad elementi finiti in campo bidimensionale o tridimensionale. A tale scopo, il Gruppo di Ricerca di Parma ha implementato all’interno di un codice di calcolo ad elementi finiti un sofisticato legame costitutivo, denominato “PARC” e introdotto nel 2001, basato sulla meccanica della frattura non lineare, in grado di descrivere il comportamento meccanico del calcestruzzo armato in fase fessurata ed in prossimità del collasso. Tramite le analisi numeriche è inoltre possibile tener conto delle eventuali non linearità di tipo geometrico, effettuando così una corretta valutazione dei fenomeni di instabilità che possono determinare il collasso della struttura. Tale metodologia è stata applicata con successo allo studio di numerose tipologie strutturali, tra cui tegoli di copertura, pannelli alveolari, pavimentazioni industriali, rivestimenti di gallerie, mensole tozze, ecc.
Quadro fessurativo all’estradosso in corrispondenza della resistenza ultima numerica per un tegolo di copertura di produzione RDB.
Un secondo tema di ricerca è relativo alle problematiche connesse alla modellazione di strutture esistenti, anche monumentali, con particolare riguardo alla loro vulnerabilità sismica. Tra queste si ricordano a titolo di esempio il Castello di Fontanellato, la Cattedrale di Parma, il Teatro Petruzzelli di Bari, l’Alhambra di Granada, il Pantheon di Parigi. Sono inoltre stati condotti diversi studi di vulnerabilità ed adeguamento sismico presso diversi edifici pubblici ubicati nel Comune e nella Provincia di Parma. Nell’ambito delle ricerche di base si collocano anche le indagini sperimentali condotte utilizzando una metodologia a luce laser (ESPI) appositamente sviluppata del Gruppo di Ricerca, che permette di misurare spostamenti di pochi nanometri. Tale metodologia è stata impiegata per studiare i fenomeni di fessurazione del calcestruzzo, del vetro e del Gasbeton, nonché la delaminazione dei rinforzi in fibra di carbonio. Infine, un recente filone di ricerca ha riguardato il comportamento strutturale dei calcestruzzi realizzati con materiale di riciclo, come le ceneri del legno o le scorie d’acciaieria.
Confronto tra il quadro fessurativo sperimentale e quello ottenuto dalle analisi numeriche condotte su pannelli alveolari.
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TOPOGRAFIA E FOTOGRAMMETRIA
Il gruppo di lavoro del settore rilevamento (SSD Topografia e Cartografia), si occupa di tutte le attività legate al posizionamento (statico e cinematico) di precisione, al rilevamento fotogrammetrico o laser del territorio alle diverse scale, alla generazione di modelli digitali del terreno e delle superfici, al monitoraggio dei movimenti del terreno e delle grandi strutture, all’impiego con finalità metrologiche delle immagini a qualunque scala. Le attività di ricerca attualmente si concentrano sull’orientamento automatico di blocchi di immagini in fotogrammetria digitale, sulla ricostruzione di superfici per correlazione di immagini, sulla segmentazione ed il filtraggio di nuvole di punti, sul posizionamento dinamico di sensori fotografici con GPS, sul monitoraggio Personale di campi di deformazione di provini caricati in laboratorio. L’orientamento automatico di blocchi di fotogrammi o sequenProf. Ing. Gianfranco Forlani ze di immagini combina tecniche innovative di Structure from Motion al classico bundle block adjustment. L’integrazione con il - Professore Ordinario GPS, applicato al posizionamento del sensore fotografico invece Ing. Riccardo Roncella che alla determinazione dei punti di appoggio, consente la geo- Ricercatore referenziazione con una strumentazione compatta e maneggevole; il livello di automazione dell’orientamento delle immagini e la generazione di una densa nuvola di punti per correlazione di - Dottoranda di Ricerca immagini permette risoluzioni sul terreno ed accuratezze comIng. Gessica Umili parabili con la tecnica laser scanner, assai più onerosa economicamente e di difficile trasporto su terreni disagevoli. Tra le esperienze più notevoli effettuate in questo ambito vi sono le riprese in alta montagna, in collaborazione con Fondazione Montagna Rilievo del fronte del ghiacciaio di Pré Sicura (Val d’Aosta) nei rilievi del seracco delle Grandes Jorasses, de Bar con fotoGPS: planimetria dei delle Aguilles Marbrées, del ghiacciaio di Pré de Bar e della parete punti di presa e dei punti di legame ovest dell’Aguille du Midi. ricavati automaticamente con StrucNel posizionamento cinematico di sensori (in particolare veicoture and Motion (FIG.1). li rilevatori), proseguendo la collaborazione con il Politecnico di Pré de Bar glacier: survey of the glacier Milano, viene studiato l’impiego della fotogrammetria nella vefront with photogrammetry and GPS; top rifica in real time dei dati GPS o come alternativa al GPS nella view of the projection centres and of the tie navigazione nei centri urbani in condizioni difficili di ricezione points matched by Structure and Motion. satellitare. Rilievo del fronte del ghiacciaio di Pré de Bar con fotoGPS: vista prospettica del DTM del ghiacciaio; in colore le differenze tra due rilievi a qualche mese di distanza (FIG.2 ). Pré de Bar glacier: perspective view of the DTM of the glacier front (see inset); color coded representation of the differences some months apart.
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Fig. 1
Fig. 2
Nella segmentazione di nuvole di punti vengono implementate tecniche per l’estrazione di piani di discontinuità di pareti rocciose rilevate fotogrammetricamente o con laser a scansione per e il filtraggio di dati laser per la produzione di DTM. Nel primo caso l’obiettivo è la produzione di uno stereogramma con la distribuzione delle famiglie di discontinuità presenti, per la successiva analisi di stabilità. Nel secondo, in collaborazione con l’Università di Roma, l’obiettivo è rimuovere gli impulsi laser riflessi da edifici, vegetazione, veicoli, ecc. in modo da impiegare nella generazione di DTM solo quelli effettivamente caduti sul terreno. Le tecniche di identificazione di punti omologhi sviluppate a scopo fotogrammetrico trovano, con opportune estensioni ed adattamenti, impiego nel tracciamento di campi di deformazioni di provini sottoposti a carico. Con una eventuale preparazione superficiale del provino per migliorarne la tessitura, è possibile estrarre e tracciare nella sequenza le variazioni di coordinate di decine o centinaia di punti della superficie del provino, dai quali derivare il campo di deformazioni. In questo settore sono da tempo in corso proficue collaborazioni con i settori di Strade e Geotecnica e con l’Università della Florida. SURVEYING AND PHOTOGRAMMETRY The Surveying and Photogrammetry group deals with high accuracy static and kinematic positioning, photogrammetric and laser scanning surveys, generation of digital elevation models, monitoring of movements and deformation, imaging metrology. Current activities focus on automatic orientation of photogrammetric blocks, surface reconstruction by digital image correlation, segmentation and filtering of point clouds, kinematic positioning of sensors, measurement of deformation fields. Automatic orientation of terrestrial photogrammetric blocks or image sequences combines Structure and Motion with the traditional bundle block adjustment and the determination of camera perspective centres by GPS. In cooperation with Polytechnic of Milan, the use of photogrammetry to verify GPS/INS orientation data Mobile Mapping and a “photogrammetric navigation” controlled by GIS data in city centres are being investigated. Segmentation of point clouds is used to extract the discontinuity planes on rock faces. In cooperation with the University of Rome La Sapienza filtering techniques to classify raw laser scanning data in ground points, vegetation and buildings are investigated. Image matching algorithms are applied to tracking points along an image sequence, to describe the time changes in the deformation field of materials under stress. In cooperation with the collegues of Road construction and Rock mechanics in the Department and with the University of Florida, the method has been successfully applied to different materials and loading tests.
LABORATORI
PROVE DI MATERIALI Laboratorio di idraulica Il laboratorio è situato al piano terra della palazzina 9 e viene utilizzato sia per scopi didattici che per scopi di ricerca. Dal punto di vista della didattica il laboratorio dispone di un banco sperimentale che permette l’analisi di diversi fenomeni fisici mentre dal punto di vista della ricerca il laboratorio contiene diversi apparati sperimentali tra cui un canale lineare a pendenza variabile. All’interno del laboratorio sono stati realizzati alcuni modelli fisici, tra cui una confluenza tra due torrenti in provincia di Genova, il manufatto della cassa di espansione del Torrente Arno a Gallarate (VA) e un particolare del manufatto della cassa di espansione del Torrente Parma. The hydraulic lab is located at the first floor of the building 9 and it is used for both didactical and research aims. From the didactical point of view, the lab has a hydraulic bench which allows the investigation of the basic hydraulics theorems. From the research point of view, the lab has several experimental equipments among which a flume with variable slope. Several physical models (River Junction near Genova, hydraulic structures of flood control reservoir of T. Arno (VA) and of Parma River) have been realized inside the lab.
Laboratorio Prove e Materiali e Srutture Proprietà letteraria riservata © Copyright 2009. Università degli Studi di Parma CEDI v.le G.P. Usberti 181/A 43124 Parma - Italy Le foto sono del Dipartimento di Ingegneria Civile, Dell’ambiente Del Territorio e Architettura Progetto e impaginazione: E. Dradi Stampa: Reprolit s.r.l. Parma Finito di stampare nell’ Ottobre 2009 ISBN 88-902333-1-1 978 88-902333-1-9
Il Laboratorio di Prove Materiali e Strutture svolge attività sperimentali su materiali e strutture a scopo di ricerca, didattica e per conto terzi. Il Laboratorio è dotato di attrezzature di prova e strumenti di misura che permettono di effettuare prove meccaniche statiche (monotone e cicliche) e dinamiche con forze fino a 3000 kN. Le attività spaziano dalla sperimentazione su strutture ed elementi strutturali alla sperimentazione meccanica e chimico-fisica su materiali per uso strutturale. Le principali tipologie di prove sperimentali conto terzi eseguite presso il Laboratorio sono: Prove su calcestruzzi di compressione su elementi cubici o cilindrici per la determinazione della resistenza e della deformabilità, trazione diretta e indiretta, flessione, aderenza, tenacità a frattura. Prove su calcestruzzi freschi. Prove meccaniche su laterizi ed elementi di muratura. Prove meccaniche su malte. Prove meccaniche di resistenza e deformabilità su acciaio (barre per cemento armato, profilati, reti elettrosaldate). Prove in situ quali prove con martinetto piatto singolo e doppio su muratura, indagini ultrasoniche, prove sclerometriche.
The Materials and Structural Testing Laboratory carries out experimental activities on materials and structures for research and teaching purposes as well as for providing building materials certifications. The Laboratory is equipped with testing machines and measurements devices allowing the performance of static and dynamics mechanical tests with loads up to 3000 kN. The activities span from the mechanical testing of engineering structures to the mechanical and chemical-physical testing of structural materials. The main testing typologies for building materials certifications available in the Laboratory include: Concrete: compressive tests for strength and deformability determination, direct and indirect tensile tests, bending tests, pull-out tests, fracture energy. Tests on fresh concrete. Mechanical tests for bricks and masonry. Mechanical tests for mortar.Mechanical tests for steel for strength and deformability determination (rebars, profiles, welded meshes). On-site testing (single and double flat jack test, ultrasonic tests, rebound hammer).
Il Laboratorio di Geotecnica facente parte del Laboratorio Prove Materiali e Strutture del DICATeA è dotato di varie strumentazioni di prova, atte ad eseguire tutte le prove previste dalla normativa per la caratterizzazione fisico meccanica dei terreni. L’impiego del Laboratorio di Geotecnica avviene sia nel campo delle prove previste dalle normative sia nel campo della ricerca. Pertanto il laboratorio è dotato sia di strumentazioni convenzionali per l’esecuzione di prove standard, quali la cella triassiale e gli edometri, sia di strumentazioni specificamente sviluppate dai ricercatori dell’Università di Parma per l’esecuzione di prove speciali quali prove di taglio su discontinuità in roccia, le prove di taglio cicliche, le prove di taglio in controllo di temperatura. The laboratory of Geotechniques of DICATeA is part of the Material laboratory and is able to carry out all tests needed for the physical and mechanical characterization of soils according to international standard. The laboratory is equipped both for standard applications in soil and rock mechanics field and for research purpose with specially designed devices.
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE DELL’AMBIENTE DEL TERRITORIO E ARCHITETTURA v.le G.P. Usberti 181/a 43124 Parma (PR) Italia tel. +39 0521 90.5923 fax +39 0521 90.5924 www.unipr.it//arpa/dipcivil/
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