Ingegneria civile, edile - architettura e ambientale

Il raggiungimento di un adeguato livello di sicurezza dell’ambiente, sia naturale sia costruito, rappresenta uno dei più urgenti risultati da perseguire nel medio termine. In tale ambito, il concetto di “sicurezza” si colloca nel più ampio contesto di resilienza, sostenibilità e inclusività.  Le aree interne, localizzate in contesti fragili e complessi, rappresentano le entità che maggiormente potranno giovarsi dell’impatto del progetto scientifico. 

In tale ambito, risultano di estrema importanza gli approfondimenti sulla sicurezza dell’ambiente naturale e costruito nei confronti delle catastrofi naturali (es. terremoti, frane, valanghe, alluvioni, esondazioni, effetti dei cambiamenti climatici, etc…) e degli eventi antropici (es. incendi, impatti, esplosioni, inquinamento, uso del territorio, cambiamenti di uso del suolo), che non possono affrancarsi da modelli predittivi, strategie di sviluppo, progetti di rigenerazione e ricostruzione a medio e lungo termine. 

La mitigazione del rischio idraulico/idrogeologico sarà ad esempio declinata attraverso molteplici direttrici, che riguardano da una parte lo sviluppo di nuovi approcci e strumenti, volti a colmare la carenza di metodi e modelli idonei per una valutazione quantitativa del rischio, e dall’altra lo studio sistematico delle frane e delle risorse idriche, anche sotterranee. Il tema della mitigazione del rischio sismico sarà affrontato sia sviluppando sistemi avanzati di monitoraggio delle strutture e infrastrutture, sia elaborando tecniche innovative di irrigidimento e rafforzamento basate sull’uso di materiali locali e a ridotto consumo energetico.  Valutazione e incremento di sicurezza dell’ambiente costruito, con particolare attenzione ai beni culturali, saranno perseguiti attraverso avanzate tecniche di rilievo, analisi e monitoraggio del territorio, delle strutture e delle infrastrutture, nonché mediante la modellazione matematica ed analisi in continuo del comportamento meccanico, allo scopo di prevedere i rischi e definire metodologie di intervento. In questo contesto, l’incremento di sicurezza dell’ambiente costruito viene sostenuto dallo sviluppo di nuove tecnologie per la protezione e il consolidamento delle strutture e infrastrutture, siano esse in calcestruzzo, acciaio, legno o muratura, da un lato, e la modellazione e realizzazione di nuovi materiali, innovativi e sostenibili, dall’altro. Saranno inoltre sviluppati modelli innovativi di ottimizzazione e simulazione orientati alla progettazione della sicurezza e rigenerazione urbana, anche riguardo all’organizzazione delle attività di Protezione civile.  

La comunità scientifica è concorde nel riconoscere che la prevenzione è la principale soluzione a lungo termine per la riduzione del rischio, che si impone come azione urgente da affrontare anche con riferimento allo sviluppo sostenibile del territorio. In tal senso, il processo avviato da diversi anni con programmi di interesse nazionale e internazionale (es. Sendai Framework for Disaster Risk Reduction) va in questa direzione al fine di potenziare gli sforzi per l’aumento della resilienza del territorio, di strutture e di infrastrutture. L’obiettivo è pertanto allineato a quelli strategici definiti da programmi internazionali, contribuendo, attraverso un approccio innovativo, al supporto degli enti preposti alla gestione. Si evidenzia che questo obiettivo è in linea con il Goal 9 dell’Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile, in particolare, nell’ambito dello sviluppo di infrastrutture di qualità, affidabili, sostenibili e resilienti. 

La crescente sensibilità ai temi ambientali sulla gestione delle aree urbane e rurali ha richiesto un cambio di paradigma nelle strategie di sviluppo sempre più orientate alla sostenibilità e all’inclusività. Il progetto mira a migliorare il processo di inclusione che, in questi ultimi anni, ha visto al centro dell’attenzione i contesti urbani e rurali, in particolare quelli delle aree interne. 

Il progetto vuole definire strategie di rigenerazione dell’ambiente costruito, attraverso un approccio sinergico ai temi della resilienza e della circolarità, in grado di delineare nuovi modelli di gestione dei sistemi insediativi e di uso dei sistemi edilizi. Nel primo caso si opera alle diverse scale, da quella urbana a quella del piccolo centro, per la riorganizzazione e il miglioramento dell’esistente, attraverso processi di cosiddetto “brownfield redevelopment” che consentono di sviluppare nuovi modi d’uso e aggiornare i quadri delle esigenze funzionali senza ulteriore consumo di suolo. Nel secondo caso si lavora alla definizione di strumenti di supporto al processo progettuale (ideazione/realizzazione/decostruzione/riuso o riutilizzo) in grado di tracciare cicli di vita utile delle componenti tecnologiche. La ricerca ha per oggetto la definizione di strumenti di tipo strategico, capaci di avviare processi di rigenerazione/riuso coerenti con le buone pratiche sul consumo del suolo, ovvero intese come un insieme coordinato di interventi (urbanistici, edilizi e socioeconomici) finalizzati alla sostituzione, al riuso e alla riqualificazione dell'ambiente costruito in un'ottica di sostenibilità ambientale, contenimento del consumo di suolo, localizzazione dei nuovi interventi di trasformazione nelle aree già edificate, innalzamento del potenziale ecologico-ambientale e miglioramento nell’erogazione dei servizi ecosistemici, riduzione dei consumi idrici ed energetici e di realizzazione di adeguati servizi primari e secondari. 

Le linee di ricerca riguarderanno: elaborazione di strumenti per analisi predittive (es. modelli numerici); definizione di algoritmi VPL (Linguaggi di Programmazione Visuale) per lo studio su base parametrica di sistemi costruttivi e componenti, nell’ottica di interventi di disassembling e re-assembling (BIM, Building Information Modeling); sviluppo di dispositivi innovativi e di meta-materiali intelligenti per il recupero di energia dalle vibrazioni meccaniche, attraverso un’opportuna progettazione e integrazione con dispositivi piezoelettrici; utilizzo di nuovi materiali eco-compatibili e da filiera locale; definizione di modelli d’uso (es. degli spazi di lavoro, di studio, di tipo abitativo, mobilità lenta, etc…) tali da garantire la sostenibilità ambientale e la inclusività socioeconomica del sistema.  

Questo obiettivo scientifico risulta particolarmente allineato con il Goal 11 dell’Agenda 2030, in particolare, negli ambiti del sostentamento di rapporti economici, sociali e ambientali positivi tra le zone urbane, periurbane e rurali e del rafforzamento della pianificazione dello sviluppo nazionale e regionale. 

Il contesto ambientale, nella prospettiva ecosistemica, include e raccorda sia le dimensioni naturali che quelle antropizzate. Esso è il prodotto di processi di modificazione e stratificazione avvenuti nel corso del tempo, che includono sia le dimensioni fisiche del costruito sia quelle culturali. Ogni iniziativa sostenibile di tutela, conservazione, restauro, recupero, uso e riuso, nuovo intervento, ineludibilmente si radica e si rispecchia nelle istanze storiche, estetiche, culturali, d’uso ed ambientali, tanto riferite all’ambito del tangibile che dell’intangibile. La “Convenzione Europea del Paesaggio” esplicitamente evidenzia il fatto che l’idea di paesaggio si riferisca ad una determinata parte di territorio così come è percepita dalle popolazioni, il cui carattere deriva dall'azione di fattori naturali e/o umani e dalle loro interrelazioni, pertanto ponendo al centro la dimensione culturale del paesaggio stesso. Da un lato si evidenzia la complessità delle relazioni tra uomo e contesto, dall’altro si richiama il ruolo degli abitanti nella dialettica tra studiosi/esperti e popolazione. Al contempo, la Convenzione di Faro sottolinea l’importanza dei beni culturali per lo sviluppo sostenibile della società, promuovendo una più ampia comprensione del patrimonio e delle sue relazioni con le comunità, incoraggiando i cittadini a riconoscere l’importanza di oggetti e siti del patrimonio culturale. In tal senso, è comunemente accettato il fatto che il concetto di conservazione debba essere esteso ad includere i principi di sostenibilità, coinvolgimento, partecipazione, politiche dedicate. Non ultima, la Dichiarazione di Davos pone al centro una cultura della costruzione di qualità (Baukultur), intesa come atto culturale comprensivo di ogni attività umana che modifichi l’ambiente costruito, alle diverse scale, ed abbracci sia il costruire tradizionale secondo gli ambiti locali, sia le tecniche innovative.  

A tal fine si ritiene strategica la costituzione del centro di documentazione del ROOTS, frutto di un approccio partecipativo: una piattaforma web (anche webGIS), dinamica e aperta dove, secondo diversi e predefiniti livelli di accesso, i portatori di interesse possano ricevere informazioni e, contemporaneamente, contribuire all’arricchimento dei contenuti. Pur se ideato per avere una valenza strategica applicabile a un’ampia casistica, il centro di documentazione sarà primariamente dedicato allo specifico del caso di studio del territorio d’ambito ove opera il Dipartimento. Ulteriori temi del centro di documentazione saranno: il patrimonio archivistico del Dipartimento; le pubblicazioni e le sperimentazioni scientifiche; la raccolta di informazioni sui processi di ricostruzione conseguenti ai sismi del 2009 e del 2016. 

La sintesi di tutte le attività di ricerca relative agli obiettivi scientifici 1, 2 e 3 è destinata a confluire nella definizione di processi e progetti virtuosi in contesti fragili e complessi, opportunamente validati e utilizzati, anche da un punto di vista procedurale, dai portatori di interesse direttamente e attivamente coinvolti nel progetto.  

L’applicazione spazia dalla definizione di best practice in ambito strutturale e di protezione dal rischio sismico, alla rigenerazione urbana e gestione del territorio. La gestione razionale e sicura degli interventi nei contesti complessi e fragili (anche in relazione alle procedure di intervento e gestione tecnico amministrativa del processo e alla definizione di protocolli esecutivi replicabili), si è spesso scontrata con prassi procedurali. Tali procedure, il più delle volte, sono risultate determinate, negli aspetti post emergenziali, da condizioni accidentali piuttosto che da una programmazione organizzata e consapevole. Ciò ha provocato così rallentamenti e perdita di efficienza e di efficacia negli interventi di rifunzionalizzazione. L’attenzione a queste tematiche e la consapevolezza dell’importanza dell’innovazione digitale e della transizione green, hanno evidenziato la necessità di identificare soluzioni valide in qualsiasi contesto fragile e complesso. Tra queste ultime, è già possibile annoverare: l’implementazione del piano urbano di cantierizzazione attraverso tecnologie dell’industria 4.0; il miglioramento dei modelli di gestione per il controllo operativo del cantiere edile; l’identificazione delle corrette procedure per la rimozione in sicurezza delle opere provvisionali e per la mitigazione del rischio derivante dalla produzione di rumore e di micro-polveri nei siti produttivi dell’industria delle costruzioni.