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Structural glass between design, tests and models
No full textLa ricerca svolta si è configurata come indagine sul vetro strutturale. Il vetro
è un materiale nuovo nel campo dei materiali strutturali, in quanto fino a poco
tempo fa veniva utilizzato solo in finestrature e/o facciate continue. Invece
negli ultimi anni si è visto che il vetro è sempre più utilizzato per parti
direttamente strutturali, quali pavimentazioni, scale, balaustre, pensiline,
coperture, ecc. In questi casi il vetro deve comportarsi come un materiale da
costruzione a tutti gli effetti, quale il calcestruzzo armato o l'acciaio.
Guardandolo da questo punto di vista, si vede come siano necessarie delle
normative nell'ambito del calcolo del vetro strutturale. A tale proposito,
si sono prese in considerazione le normative presenti in campo europeo ed
italiano. Negli ultimi anni infatti si è sentita l'esigenza anche in Italia di
una normativa completa sul vetro strutturale (come già presente in molti
stati europei), senza dover sempre ricorrere all'universo delle norme UNI,
molto complete, ma altrettanto dispersive. Per elaborare quindi un documento
unitario, si è istituita presso il CNR una commissione volontaria per
la redazione di tali normative, in cui siamo entrati a far parte nell'ambito del
gruppo "modelli".
La nostra indagine comunque si è incentrata sulla caratterizzazione del
vetro strutturale nel modo più ampio possibile, guardandolo dal punto di
vista della progettazione, delle prove sul materiale, dei modelli matematici.
La progettazione si è incentrata sulla ricerca e sviluppo di un elemento
strutturale facilmente producibile e vendibile in diverse configurazioni e
soluzioni. La scelta è caduta sulla progettazione di una trave reticolare in
vetro ed acciaio inossidabile. Caratteristiche principali di quest'elemento
sono: la modularità, poiché la trave è costituita da un modulo base ripetibile
fino alla lunghezza complessiva di 6.90 m; la possibilità di ottenere configurazioni
curvilinee, in quanto gli elementi del modulo base possono ruotare
reciprocamente; la trasportabilità, poiché ruotando gli elementi il modulo
può "appiattirsi" ed essere trasportato più agevolmente. La trave è stata
studiata staticamente e dinamicamente in varie configurazioni possibili ed al
termine si è provveduto al deposito di un brevetto italiano.
Per quanto riguarda le prove sul materiale, abbiamo condotto prove sia in
campo statico che in campo dinamico. In campo statico abbiamo svolto delle
prove a compressione semplice, prima senza strumentazione necessaria per
gli spostamenti poi aggiungendo la strumentazione stessa. In questo modo
abbiamo potuto analizzare il meccanismo di rottura del vetro, notando che
i campioni a nostra disposizione in vetro laminato composto da tre strati di
vetro non subiscono una rottura fragile, bensì si forma nel grafico stress-strain
una sorta di pianerottolo plastico dovuto alla presenza del PVB.
Le prove di tipo dinamico si sono svolte sia con l'utilizzo di accelerometri
e martello strumentato, sia con l'uso di un vibrometro laser. Scopo principale
di tali test è stato la comprensione del comportamento dell'interstrato e delle
sue caratteristiche meccaniche. Utilizzando diversi metodi di identificazione
dinamica, abbiamo ricavato i parametri modali principali quali frequenze
proprie, smorzamenti modali e forme modali. I test hanno riguardano tre
diversi tipi di campioni: uno in vetro monolitico, uno in vetro laminato a
due strati ed uno in vetro laminato a tre strati. Come ci aspettavamo, il
campione in vetro monolitico si comporta esattamente come una trave in
vibrazione libera, il campione a due strati si comporta ai primi modi come
se il PVB realizzasse una connessione perfettamente rigida tra gli strati di
vetro, rendendo quindi il comportamento ancora analogo a quello di una
trave monolitica, mentre il campione a tre strati presenta alcune anomalie
di comportamento, in quanto le frequenze proprie si abbassano rispetto a
quelle del due strati invece che aumentare. Abbiamo cercato in letteratura
alcune possibili spiegazioni di questo fenomeno, deducendo che il fattore
"temperatura" è quello che maggiormente influisce sul comportamento del
PVB e che, essendo stato il campione a tre strati l'unico a subire alcuni cicli
di variazioni considerevoli di temperatura, sia possibile una sua variazione di
comportamento dovuta alla temperatura.
Ultimo aspetto esposto è stata la trattazione del vetro laminato in ambito
teorico. Utilizzando il metodo di espansione asintotica, abbiamo ricavato le
pulsazioni proprie di un multistrato composto da materiali a comportamento
elastico lineare con forte contrasto delle proprietà meccaniche, quali il
vetro ed il PVB. Con l'utilizzo di un parametro piccolo, ", abbiamo descritto
il comportamento limite del multistrato, individuandone le pulsazioni alle
basse ed alle medie frequenze. Ciò è stato possibile utilizzando due diverse
espansioni asintotiche per la pulsazione [omega].
In conclusione, si è condotta un'indagine sul vetro strutturale in modo
più ampio possibile, toccando diverse tematiche e cercando di sollevare molte
problematiche per rendere il vetro sempre più simile ad un materiale da
costruzione a tutti gli effetti
Monitoraggio automatico delle risorse nel construction management
No full textL’attività di ricerca presentata in questa tesi si è svolta nel corso di tre anni, muovendosi principalmente all’interno del settore dell’automazione e dell’organizzazione avanzata degli spazi costruiti, in particolare nel campo dell’automazione di processo e del Construction Management.
L’obiettivo fondamentale è stato quello dello studio e sviluppo di sistemi di monitoraggio per la gestione avanzata dei cantieri edili, con il fine di ottimizzare la gestione ed il controllo del processo di produzione edilizia, soprattutto alla luce dell’attuale disponibilità tecnologica in campo ICT.
Il lavoro nasce dall’esigenza di una migliore gestione delle risorse nelle imprese di costruzioni. La produzione edilizia soffre infatti di alcune inefficienze operative che possono essere correlate anche ad una scarsa evoluzione delle tecnologie a supporto dei processi di gestione. Vi sono infatti alcune esigenze, sia a livello di management che a livello di coordinamento della sicurezza, che possono essere notevolmente supportate dalle attuali innovazioni in ambito tecnologico. Tali esigenze si generano da un quadro operativo complesso, che comprende funzioni come il controllo dell’avanzamento lavori, il monitoraggio della risorsa lavoro, l’approvvigionamento dei materiali, le ispezioni e gli ordini di servizio. La manodopera, i mezzi e le attrezzature, i materiali, il capitale, sono tutti elementi fondamentali, la cui efficace gestione non è solo una scelta auspicabile ma necessaria in un mercato sempre più globale e competitivo.
La letteratura inerente la gestione automatica ed il controllo dei costi è molto esaustiva se rivolta alle imprese industriali operanti a flusso continuo, ma carente nel caso di aziende che lavorano su commessa. La caratteristica che distingue maggiormente le imprese operanti su commessa o per progetto rispetto a quelle che producono per il magazzino, è l’elevata differenziazione dei propri prodotti, che vengono di volta in volta costruiti “su misura”, in base alle richieste dei clienti. Oggi, è infatti sempre più forte l’esigenza di avere una organizzazione produttiva e di conseguenza un controllo di gestione automatica, organizzato per commessa o per progetto, piuttosto che per prodotto. Questo implica che l’impresa si doti di strumenti produttivi, organizzativi e gestionali altamente flessibili.
La parte principale dello studio è stata finalizzata alla predisposizione di procedure semi-automatiche per il controllo del processo di produzione edilizia, con particolare riguardo al monitoraggio della risorsa lavoro ed alla gestione delle scorte e delle forniture nei cantieri. Partendo dall’analisi di casi reali sono stati individuati i metodi ed i punti deboli della gestione supportata da tecniche tradizionali e sono state proposte innovazioni tecnologiche atte a rendere più efficiente la gestione stessa.
Gli obiettivi perseguiti sono stati diversi: permettere di conoscere in tempo reale l’avanzamento delle attività e avere in ogni istante la posizione delle risorse e dello storico, minimizzare costi, tempi e rischio d’errore relativo al monitoraggio dei materiali e delle scorte, comunicare in modo affidabile e facilmente accessibile gli ordini di servizio, migliorare la gestione della sicurezza.
Affinché le tecniche e tecnologie proposte fossero realmente introducibili in azienda e soprattutto vantaggiose per l’impresa, è stato sviluppato un sistema tecnologico completo hardware e software con una serie di caratteristiche tali da consentire il suo impiego anche in un contesto ostile come quello del cantiere. La difficoltà principale incontrata infatti nell’introduzione di tecnologie innovative di monitoraggio nel settore delle costruzioni è implicitamente legata alla particolarità del settore stesso, dove i progetti sono unici, le lavorazioni e i materiali cambiano in base alle fasi di lavoro, molti materiali sono usati per più lavorazioni, ci si muove in un ambiente dinamico, aggressivo e pieno di pericoli. In particolare si sono analizzate:
• le problematiche relative all’introduzione di un nuovo approccio gestionale;
• la resistenza delle tecnologie all’ambiente di cantiere;
• i benefici e i costi da sostenere;
• l’affidabilità del nuovo sistema di monitoraggio.
Il sistema proposto può avere anche un impiego nell’ambito del miglioramento del coordinamento della sicurezza nei cantieri edili. Infatti è possibile utilizzare la rete di comunicazione, sviluppata nell’ambito dell’attività di ricerca, per il controllo degli accessi in cantiere e per il monitoraggio del corretto utilizzo dei DPI da parte degli operatori.
La metodologia proposta è fortemente innovativa ed i risultati ottenuti sono stati presentati in importanti convegni nazionali ed internazionali, ricevendo anche un premio come “best paper” nell’ambito del convegno ISARC ( International Symposium on Automation and Robotics in Construction ) 2010
Appetite control: study of pathways involved in food intake and metabolism regulation in teleost fish
No full textL’appetito è un comportamento motivato essenziale alla sopravvivenza, crescita e riproduzione di ciascun organismo. Il controllo fisiologico dell’appetito e del senso di sazietà negli animali è regolato da un complesso sistema di segnali centrali e periferici che coinvolgono una serie di neurotrasmettitori e neuropeptidi che interagendo reciprocamente stimolano o inibiscono il comportamento alimentare.
I meccanismi che stanno alla base di tale comportamento consentono di mantenere costante l’energia metabolica attraverso un circuito finemente regolato che si instaura tra sistema centrale, in particolare i nuclei arcuati dell’ipotalamo e organi periferici (tratto gastro-intestinale, tessuto adiposo, fegato..).
Inoltre, considerando che il mantenimento dell’energy balance si ottiene dall’equilibrio tra energia acquisita (food intake) e consumata, risulta chiaro che la riproduzione, un processo ad elevato consumo energetico, riveste un ruolo chiave nei meccanismi fisiologici che regolano il bilancio dell’energia. E’ impossibile infatti, considerare tali meccanismi svincolati l’uno dall’altro.
Tra i fattori esterni in grado di regolare l’energy balance, la luce è sicuramente il principale sincronizzatore del comportamento animale e la melatonina è il mediatore ormonale dei ritmi circadiani/circannuali secondo cui gli animali espletano le loro funzioni.
Fattori invece che possono interagire negativamente su tale delicato equilibrio sono i distruttori endocrini, sostanze estrogeno-simili in grado di mimare l’azione di ormoni endogeni. Recenti ricerche affermano che l’uomo è sempre più esposto a tali inquinanti che si trovano ampiamente diffusi in molti manufatti industriali con cui veniamo a contatto giornalmente al punto che la comunità scientifica è sempre più convinta che disordini e malattie di natura endocrinologica siano proprio da imputare a tali esposizioni.
La maggior parte delle conoscenze disponibili, com’è ovvio, proviene da studi su mammifero tuttavia negli ultimi anni un crescente numero di ricerche in tal senso si sta incentrando sui bassi vertebrati, in particolare sui pesci. Questo perché modelli sperimentali, come lo zebrafish Danio rerio, consentono di studiare su scala ridotta meccanismi intricati e complessi come quelli che regolano food intake ed energy balance, inoltre considerando la crescente importanza del settore dell’ acquacoltura, molti di tali studi sono proprio finalizzati ad aumentare la produttività e qualità degli allevamenti ittici.
Questa tesi si è proposta di investigare i meccanismi che regolano il food intake e il metabolismo energetico nei pesci, in particolare, utilizzando due diverse specie (Danio rerio e Sparus aurata) tale studio ha lo scopo di comprendere di circuiti neuro anatomici coinvolti nel controllo dell’appetito e di mettere in luce possibili relazioni che intercorrono tra tali meccanismi e fattori esterni quali fotoperiodo e distruttori endocrini.
Nella prima parte della tesi, utilizzando zebrafish come modello sperimentale, si è valutato, tramite somministrazione in vasca per 10gg, il ruolo della melatonina (dosi 100nM e 1µM) nella regolazione dell’appetito e del metabolismo a livello centrale (cervello) e periferico (fegato, tratto gastrointestinale, gonade e muscolo). Sono stati analizzati, per la prima volta tutti insieme, i principali segnali coinvolti nella regolazione dell’appetito (NPY, LPT, CB1, MC4R, Ghrelin) della crescita (IGF-1), del metabolismo lipidico (PPARs) e della riproduzione (LPT, Ghrelin, Cox2a) tramite PCR Real Time. In Western Blot è stata analizzata la proteina CB1, tramite FTIR è stata valutata la ripartizione delle risorse metaboliche (lipidi carboidrati e proteine), per quanto riguarda la gonade è stato calcolato il numero di uova ovulate per ciascun individuo.
I risultati ottenuti hanno evidenziato un chiaro ruolo della melatonina nei pathways che regolano appetito, riproduzione e metabolismo. In particolare l’ormone, a livello fisiologico ha diminuito l’appetito, a livello molecolare ha stimolato positivamente i segnali anoressigenici mentre inibiti gli oressigenici nel cervello. Nel fegato e nell’intestino sono stati inibiti i segnali che stimolano l’appetito, il metabolismo lipidico e la crescita. Nel muscolo si è osservato invece una diminuzione della componente lipidica. A livello della gonade, fisiologicamente, è stato evidenziato un significativo aumento delle uova ovulate, dato confermato dall’aumento di espressione genica di Cox2a e LPT.
Tali dati, nel loro insieme, dimostrano il ruolo chiave rivestito dalla melatonina nella regolazione dell’energy balance, andando ad interagire con tutte le molecole analizzate. In particolare tale ormone sembra regolare consumo e acquisizione di energia sulla base delle risorse metaboliche a disposizione, promuovendo quindi la riproduzione e inibendo l’alimentazione.
Volendo, poi, analizzare pathways del food inatke anche in modello sperimentale marino siamo passati all’orata. Nonostante la grande importanza che questa specie riveste in acquacoltura, nessuno studio sui meccanismi che regolano l’appetito era stato mai effettuato prima. In questa specie è stato scelto di analizzare il ruolo del sistema endocannabinoide nella regolazione dell’appetito, a livello centrale (cervello) e periferico (fegato) ed eventuali relazioni con il neuropeptide oressigenico per eccellenza: NPY. Giovanili di orata sono state sottoposti, via acqua, a tre concentrazioni di anandamide (AEA, cannabinoide endogeno) (0,1; 1 e 10µM) per tre tempi differenti (30,60,120’). In seguito è stato utilizzato AM251 (antagonista dell’endocannabinoide) (0,1 e 1 µM) somministrato 30’ prima dell’AEA per valutare l’effetto dell’AEA (diretto o meno). Tramite Real time PCR sono stati analizzati CB1 ed NPY nel cervello, mentre tramite Western Blot CB1 è stato analizzato in cervello e fegato. I risultati acquisiti hanno evidenziato come il sistema endocannabinoide rivesta un ruolo chiave nella regolazione dell’appetito. A livello fisiologico, infatti, il food intake ha subito un forte incremento, che è stato confermato a livello molecolare sia nel cervello che nel fegato (aumento dell’espressione genica di Cb1 ed NPY). Inoltre l’effetto dell’AEA è stato specifico e diretto, poiché la somministrazione dell’antagonista ha riportato tutti valori analizzati pari al controllo, annullando l’effetto dell’AEA. Dai dati ottenuti è stata dimostrata, per la prima in orata, volta la forte connessione CB1-NPY nella regolazione dell’appetito.
Nell’ultima parte della tesi, è stato valutato l’effetto che distruttori endocrini provocano al sistema che regola appetito e bilancio energetico. Adulti di zebrafish sono stati sottoposti a 0,02; 0,2 e 2 mg/L di dietylexilphthalate (DEHP) e per verificarne gli effetti estrogenici è stato somministrato etinil estradiolo. Tramite Real time PCR sono stati analizzati segnali coinvolti nella regolazione dell’appetito (ORX, LPT, CB1) nel cervello, mentre nel fegato sono stati valutati segnali chiave del metabolismo lipidico (CB1, SREBP e PPARα). I risultati ottenuti hanno dimostrato come questo tipo di composti siano in grado di modificare profondamente e a tutti i livelli gli assi che controllano appetito e metabolismo lipidico. Fisiologicamente si osserva una diminuzione del food intake, confermata, a livello centrale, dalla riduzione dell’espressione genica degli appetito stimolanti e up-regolazione di LPT. Nel fegato invece si osserva una stimolazione dei geni coinvolti nel metabolismo lipidico. Gli effetti più forti di tali modulazioni si sono osservati alle dosi più basse di DEHP, tale dato pone l’accento sull’importanza delle dosi basse nella contaminazione ambientale.
Nella loro totalità, i risultai ottenuti in questa tesi di dottorato forniscono un’importante contributo alla letteratura scientifica nella comprensione del controllo dell’appetito e, più in generale, ne evidenziano le relazioni con l’ambiente esterno, ponendo l’accento sui rapporti tra bilancio energetico e metabolismo.
Inoltre, i dati ottenuti su orata, sebbene preliminari, chiariscono ed ampliano la conoscenza dei meccanismi alla base del food intake in una delle specie più importanti per l’acquacultura europea
Determinanti individuali e ambientali del ricorso alla interruzione volontaria di gravidanza
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Modelli stazionari e non stazionari per lo studio della dispersione degli inquinanti in atmosfera
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