L’insegnamento si propone di avviare gli allievi alla scoperta delle infrastrutture (civili di trasporto, idrauliche ed energetiche quali ponti, gallerie, dighe, sistemi idroelettrici, impianti di trasporto di gas e fluidi e strutture marittime e portuali) che fanno parte delle nostre comunità, alla valutazione delle loro interdipendenze e alla concezione olistica di esse come parti di un “unicum vivente”. La descrizione delle tecnologie esistenti relative al funzionamento e al controllo delle infrastrutture e la presentazione dei nuovi sviluppi tecnologici e concettuali (big data, algoritmica, machine learning, intelligenza artificiale, monitoraggio e controllo, decision-making, smart-grid energetiche, digitalizzazione, retrofitting) al fine del miglioramento della sicurezza e della resilienza, e quindi dell’estensione del ciclo di vita di servizio delle infrastrutture, rappresenta un altro obbiettivo del corso. Il corso è orientato sia ad aspetti concettuali sia applicativi, è intrinsecamente multidisciplinare e affronta un ampio spettro di argomenti a diverso livello di approfondimento. Il corso si svilupperà con incontri di introduzione degli argomenti e testimonianze sotto forma di seminari. Sarà somministrato da un gruppo ristretto di docenti del Politecnico di Torino a cui saranno associati interventi di esperti del settore. Se sarà possibile si intenderà organizzare delle visite ad alcune infrastrutture.

Il corso è articolato affinché gli studenti acquisiscano gli strumenti essenziali per una valutazione critica e autonoma dei problemi relativi alle infrastrutture e agli strumenti disponibili per la loro gestione efficiente in sicurezza, e per la loro resilienza. Un ulteriore obbiettivo è quello di trasmettere la visione olistica del funzionamento infrastrutture, singolarmente e di sistema. Il corso pur non essendo specificamente orientato alla conoscenza sotto forma di principi e teorie, intende ampliare la comprensione degli studenti dei sistemi infrastrutturali a cui inevitabilmente si rivolgeranno nella loro professione. Questa visione multidisciplinare favorirà l’applicazione delle loro specifiche abilità in un mondo sempre più interconnesso ed integrato a diversi livelli e ambiti. Lo studente dovrà quindi essere in grado di analizzare il problema sotto diversi punti di vista, riconoscendo le interconnessioni tra diverse discipline, nonostante esse possano differire dalla specializzazione e dalla competenza specifica dello studente. In riferimento alla tassonomia di Bloom ci si attende il raggiungimento minimo dei due livelli base di memorizzazione e comprensione delle reti infrastrutturali presentate e delle interconnessioni che possono generare effetti a cascata, per esempio, fino alla capacità di analizzare e dare una valutazione di un sistema infrastrutturale, seguendo un pensiero interdisciplinare.

Conoscenza di base dei sistemi hardware e software, della programmazione strutturata, e di alcuni aspetti generali relativi alla multidisciplinarietà dei problemi infrastrutturali e alla visione olistica della progettazione integrata.

Il corso sarà tenuto principalmente da tre docenti, Proff. Chiaia, Marano e Domaneschi, o da collaboratori da loro indicati. Ogni docente coprirà circa 12 ore a cui si aggiungeranno circa 9 ore relativamente agli interventi di Docenti esterni invitati che porteranno le loro testimonianze e conoscenze/esperienze. Il corso prevede obbligo di presenza con verifica da parte dei docenti. Verranno trattati i seguenti argomenti principali • Controllo e monitoraggio con applicazioni; • Resilienza Strutturale e di comunità; • Simulazioni numeriche di piccola (strutturale – FEM - AEM) e grande scala (sistema urbano e territoriale; • Simulazioni ABM e VR per l’emergenza e sistemi di tracking; • Modellazione di reti infrastrutturali e interdipendenze; • I ponti nelle reti di trasporto: concezione strutturale, caratterizzazione, progettazione, gestione, monitoraggio e controllo; • Gestione, monitoraggio e controllo di infrastrutture di trasporto; • Studio di collassi strutturali di ponti e sistemi di monitoraggio innovativi (FOS, DIC, AE); • Dighe e gallerie: concezione strutturale, caratterizzazione, progettazione, sistemi di monitoraggio tradizionali e innovativi; • La vulnerabilità sismica strutturale con esempi; • L’intelligenza artificiale nell’ingegneria e nel monitoraggio delle strutture (Machine Learning e Deep Learning); • Rilevazione di danno nelle strutture e infrastrutture (per esempio su ponti su cavi, ponti ferroviari, ecc.); • Progettazione integrata e generative design: il caso dei large-roof (e.g., per impianti sportivi); • Infrastrutture portuali: concezione strutturale, caratterizzazione, progettazione, gestione, monitoraggio e controllo; • I metamateriali per l’isolamento dalle vibrazioni; • L’idrografia: presente e futuro • Il design concettuale di ponti.

Il corso sarà somministrato principalmente in aula, durante tutto l’anno accademico. Circa il 50% consisterà in lezioni in aula sotto forma di introduzione agli argomenti e seminari, le esercitazioni ricopriranno il successivo 30-40% sotto forma principalmente di testimonianze, infine il 10-20% sarà dedicato a relazioni e lavori di gruppo, mentre le possibili visite esterne potranno ricoprire circa il 10% del corso.

Materiale distribuito dai docenti. Ulteriori riferimenti: Charles R. Farrar (Autore), Keith Worden (Autore), Structural Health Monitoring: A Machine Learning Perspective Hua-Peng Chen, Structural Health Monitoring of Large Civil Engineering Structures Limongelli and Celebi, Seismic Structural Health Monitoring: From Theory to Successful Applications Linee guida per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza ed il monitoraggio dei ponti esistenti, Ministero delle Infrastrutture e delle Mobilità Sostenibili- Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici Norma UNI/TR 11634:2016 - Guidelines for SHM Onur Avci et al., A review of vibration-based damage detection in civil structures: From traditional methods to Machine Learning and Deep Learning applications, Mechanical Systems and Signal Processing 147 (2021) 107077 M. Morgese et al. (2021), “Improving distributed FOS measures by DIC: a two stages SHM”, ACI Structural Journal, 18(6), 91-102. Domaneschi et al. (2021), “Present and future resilience research driven by science and technology”, International Journal of Sustainable Materials and Structural Systems, 5(1/2). Marasco et al. (2020) “Integrated platform to assess seismic resilience at the community level”, Sustainable Cities and Society, 64: 102506.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

Exam: Written test;

... Report conclusivo su argomento assegnato dai docenti. Il corso prevede obbligo di presenza alle lezioni e agli incontri somministrati (minimo 70% delle ore) con verifica da parte dei docenti.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.