Ingegneria Civile - Civil Engineering

The student will learn how to model complex fluid-dynamic processes based on the fundamental principles of fluid mechanics (and, therefore, classical physics). The main focus is devoted to civil-environmental phenomena; industrial processes are also considered.
The core of the course is the development of a real-world project addressing the interaction between a natural system (a river) and a human-made structure (a bridge). The inherent complexity of the system provides a rigorous test of the classical engineering-method workflow: problem definition – identification of the relevant physical processes – selection of appropriate models – quantitative solution of the models – critical analysis of the results – synthesis of the findings into engineering decisions.
From a complementary perspective, the project requires students to identify the limitations of the models used to represent reality and, consequently, to determine the appropriate level of complexity needed to answer the design question.
The course employs and compares conceptual, numerical, and experimental approaches. Students are expected to use computational tools that are standard in professional engineering practice, as well as to participate in laboratory experiments. Thematic seminars delivered by industry experts broaden the range of topics covered without increasing the examination workload.

At the end of the course the student will learn to:

• Know the advanced principles that regulate water flow in open channels
• Know the advanced principles that regulate water flow in pipes and valves
• Know the terms and basic principles of numerical modeling of surface flow
• Know the basic principles of physical modelling in fluid dynamics
• Be able to parametrize a model of surface flow
• Be able to analyse laboratory results for the identification of fluid dynamics processes
• Be able to transfer results from the laboratory to the full scale
• Apply the knowledge acquired in the field of surface flows for the verification of a bridge
• Be able to use the HEC-RAS numerical code
• Be able to communicate the results of her/his activity clearly

Theory:
Mathematical modeling of open-channel flow: steady flows in non-prismatic channels; steady flow with spatially varying discharge; unsteady free-surface flows.
Basics of fluid dynamics in complex geometries.
Fluid-structure interactions in rivers.
Control of pressurized currents: Control valves, types and main fluid dynamic parameters. Limit conditions of operation and cavitation. Hydraulic sizing and selection of control valves.
Similitude and modelling. Pigreco Theorem - Models and Similarity - Hydraulic and Fluid Dynamics Models.
Teaching mode:
Lectures: frontal lectures with laboratory demonstrations of of fluid-dynamic processes.
Numerical lab: analysis, solution and discussion of project-related processes through the application of open-source numerical codes able to simulate open-channel flow simulations.
Experimental lab: experiments of pressurized and open-channel fluid-structure interactions.
Seminars:
Some seminars will be held during the course, about:
land planning and hydrogeologic risk management;
River morphodynamics
Debris transport in rivers
Field trips:
One half-day field trip is devoted to the bridge crossing object of the project work An additional two-days field trip for the observation of mountain river systems and related regulation works can be organized according to the will of the class.
HYDRAULICS MODELS (6 cfu)
The course is limited to the open-channel flow topics (excluding unsteady motion), including the river project.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
The exam consists in an oral presentation without any written test. The final grade considers both the project presentation and the individual discussion. It is evaluated also the ability to organize and explain the learnt concepts and the critical thinking about practical cases, as well as the presentation quality.
Students are asked to present and discuss the Laboratory Project (single or group presentation); individual questions related to the model implementations and the followed procedures will be asked. Finally, students will take an individual discussion on the theoretical aspects.

The course aims at introducing the fundamentals of the mechanical behaviour of hard soils/soft rocks; intact rocks and rock masses. The relevant features of such materials, as well as the theoretical and numerical tools available for their modelling will also be discussed. In particular, as far as rock masses are concerned, both the continuum and the discerete approaches will be introduced. The final part of the course focuses on practical solution of relevant problems, by using numerical tools.

The purpose of the course is to give students knowledge of the theoretical issues, capability to perform structural design analyses and choose the appropariate methods, capability to present their conclusions. With reference to the European descriptors:
Knowledge and understanding (DdD1): knowledge of theories for modelling soils, hard soils/soft rocks, rocks and rock masses. Knowlwdge of the discrete numerical methods for rock masses
Applying knowledge and understanding (DdD2): ability to choose the appropriate modelling approach and the design parameters of the problems under investigation.
Communication skills (DdD4): capability to report the conclusions of the analyses and the outcomes of the design procedure in a clear and consistent way.
Learning skills (DdD5): ability to elaborate information on the basis of the provided teaching.

Hard soils/soft rocks rocks
Review of mechanical behaviour of soils. Mechanical behaviour of hard soils and soft rocks; bonding and weathering
Intact rocks
Diagenesis and classification of rocks. Mechanical behaviour of intact rocks; influence of confining pressure; time dependent behaviour and viscosity; size effect.
Rock masses
Discontiuities and rock mass classification. Mechanical behaviour of discontinuities. Mechanical behaviour of the rock mass; continuum equivalent models. Seepage in rock masses. Stabilty of rock slopes; reinforcements; effect of permafrost degradation.
Numerical analysis of rock masses
Principles and application of the Discrete Elements Method. Numerical implementation; choice of numerical parameters; modelling of joint seepage. Back analysis of failures and design of reinforcements.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, senza revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
Home assignment: individual evaluation of report regarding design calculations performed with numerical codes, as introduced during specific sessions of the course.
Oral exam: questions on all theoretical topics treated during the lectures.
The oral exam will start with the discussion of the report.

R. Nova, Soil Mechanics, Editore: Wiley, Anno edizione: 2010, ISBN: 978-1-84821-102-5
R.E. Goodman, Introduction to rock mechanics, Editore: Wiley, ISBN: 04-7181-200-5
E. Hoek and J. Bray, Rock slope engineering, ISBN: 09-00-48857-3
Note: Alternative ISBN 04-19-16010-8
E. Hoek and E.T. Brown, Underground excavations in rock, ISBN: 09-00-48855-7
Note: Altrnative ISBNs: 04-19-16030-2; 09-00-48854-9

The objective of the course is to introduce students to advanced topics in the analysis and design of reinforced concrete (RC) structures, with emphasis on plate and shell structures and discontinuity regions.

The expected learning outcomes include solid knowledge and good understanding of the structural behaviour, analysis methods, and design criteria of RC plates, shells, and discontinuity regions, as well as the ability to apply knowledge and understanding to structural analysis and design of one and two-way slabs, deep beams, corbels, joints, anchorage zones, silos, liquid storage tanks, water towers, spherical domes, paraboloid shell roofs.

BASIC CONCEPTS. Structural design process. Limit states. Structural safety and serviceability. Assessment of life cycle sustainability in terms of embodied energy and carbon dioxide produced.
RC PLATES. Theory of plates in bending. Rectangular and circular plates. Reinforcement design. Stability of plates. Limit analysis of plates. Strip method. Yield line theory.
RC SHELLS. Membrane theory. Hyperbolic- and elliptic-paraboloid shells. Bending theory for cylindrical shells. Beam-on-elastic foundation analogy. Flexibility method. Spherical and conical shells. Ring beams. Prestressing.
DISCONTINUITY REGIONS. B- and D-regions. Truss analogy for RC beams. Discontinuous stress fields. Strut-and-tie modelling. Concrete effectiveness factor. Nodal zones. Reinforcement detailing. Load path method. Optimisation of strut-and-tie models. Generalised stress fields.

Prova orale obbligatoria
Grading is based on a homework assignment and a final oral exam. Students are requested to complete and pass the homework assignment before the final oral exam. In the homework assignment students should demonstrate their ability to apply knowledge and understanding acquired during the course to the solution of structural analysis and design problems related to RC structures such as one and two-way slabs, deep beams, corbels, joints, anchorage zones, silos, liquid storage tanks, water towers, spherical domes, paraboloid shell roofs. The oral exam aims at assessing the students’ knowledge and understanding of the structural behaviour, analysis methods, and design criteria of RC plates, shells, and discontinuity regions.

F. Biondini, Lecture Notes on Advanced Structural Design
Note: Lecture notes, slides and supplementary materials are made available to the students.
L. Cedolin, Introduction to the Theory of Plates and Shells
Note: Lecture notes
S.P. Timoshenko, S. Woinowsky-Krieger, Theory of Plates and Shells, Editore: McGraw Hill
E. Ventsel, T. Krauthammer, Thin Plates and Shells. Theory, Analysis and Applications, Editore: CRC Press
P. Marti, Theory of Structures: Fundamentals, Framed Structures, Plates and Shells, Editore: Wiley
M.P. Nielsen, L.C. Hoang, Limit Analysis and Concrete Plasticity, Editore: CRC Press
R. Park, W.L. Gamble, Reinforced Concrete Slabs, Editore: Wiley
A. Ghali, Circular Storage Tanks and Silos, Editore: Spon Press
D.P. Billington, Thin Shell Concrete Structures, Editore: McGraw-Hill
M.P. Collins, D. Mitchell, Prestressed Concrete Structures, Editore: Prentice Hall

L'insegnamento mira a fornire allo studente le conoscenze di base delle tematiche del Trasporto Aereo e delle Infrastrutture Aeroportuali, e la preparazione / capacità progettuale per il dimensionamento e la verifica di piste, taxiway, piazzali, aree di sicurezza e relative pavimentazioni.

A seguito del superamento dell'esame, lo studente avrà:
1. conoscenza della tipologia delle Infrastrutture Aeroportuali, sia land side che air side;
3. conoscenza del quadro normativo di settore;
4. capacità di progettare e di verificare i principali elementi di un Aerodromo con particolare attenzione a: piste, raccordi, piazzali e relative aree di sicurezza.

Il Trasporto aereo: istituzioni internazionali e nazionali. Cenni di Aerodinamica e Propulsione – Principali caratteristiche geometriche degli Aeromobili. Classificazione degli Aeroporti. Caratteristiche geometriche delle piste e delle vie di rullaggio. Piazzali di sosta aeromobili. Compatibilità aeromobili-aeroporto. Circolazione a terra degli aeromobili. Determinazione lunghezze pista in decollo e atterraggio. Orientamento piste. Distanze dichiarate. Calcolo del fillet. Vincoli fisici e ambientali degli aeroporti: superfici di limitazione ostacoli. Impatto ambientale e fono-inquinamento in campo aeroportuale: mezzi e procedure di rilievo e attenuazione. I drenaggi aeroportuali. Aerostazioni. Organizzazione del traffico aereo e radioassistenze. La gestione del traffico aereo. Aiuti visivi luminosi e segnaletica delle aree aeroportuali. Capacità di una infrastruttura Aeroportuale. Le pavimentazioni aeroportuali. Criteri di progetto e verifica delle pavimentazioni aeroportuali: il metodo FAARFIELD. Caratteristiche superficiali delle pavimentazioni. La certificazione ENAC degli aeroporti. Gli eliporti.

Prova scritta obbligatoria, con prove in itinere
L’esame può essere sostenuto attraverso due prove in itinere, previste a metà e alla fine del corso, oppure partecipando a uno degli appelli ufficiali.
Scegliendo le prove in itinere (opzione consigliata), il programma d’esame sarà suddiviso in due parti distinte.
Se il punteggio ottenuto in una delle due prove non sarà sufficiente, o se lo studente non avrà potuto partecipare a una delle prove, sarà possibile recuperare il modulo mancante durante il primo appello.
Il voto finale sarà determinato sommando i risultati delle due prove in itinere, con l’eventuale aggiunta delle votazioni (max 1 punto) ottenute nelle tre verifiche (facoltative) dell’apprendimento.
Negli appelli successivi al primo, non verranno considerate le valutazioni parziali, e l’esame riguarderà l’intero programma.
Durante l’esame, lo studente dovrà dimostrare una solida conoscenza degli elementi che caratterizzano l'infrastruttura aeroportuale, sia lato aria che lato terra, con particolare attenzione agli aspetti normativi e progettuali.

ICAO - International Civil Aviation Organization www.icao.int
EASA - European Union Aviation Safety Agency www.easa.euro.eu
FAA - Federal Aviation Administration www.faa.gov
ENAC - Ente Nazionale per l'Aviazione Civile www.enac.gov

The course aims to:
1. Describe the primary construction techniques employed in historical buildings, focusing particularly on masonry constructions.
2. Comprehend the mechanical behavior of masonry and its mathematical modeling.
3. Introduce modeling and analysis techniques tailored for historical buildings.
4. Illustrate various testing techniques applicable to historical buildings.
5. Understand the origins of the most prevalent faults observed in historical buildings.
Theoretical lessons will be supplemented by seminars addressing specific topics, analysis of real case studies, and field trips.

The students are asked to demonstrate their knowledge and understanding of subjects covered in MSc courses pertaining to structural analysis, computational mechanics, and mechanics of materials.
They will be required to apply the knowledge and understanding acquired during the course to analyze historical buildings and structures, employing both hand calculation methods and advanced structural analysis software. Furthermore, they will be expected to discern potential sources of primary faults in historical buildings and grasp the functioning of crucial testing devices and techniques applicable to historical structures.

1. Construction techniques of historical buildings. Masonry and other materials in historical buildings. Evolution of the construction techniques over time. Structural elements of historical buildings: walls, arches, vaults. Ancient design rules vs modern mechanics.
2. Mechanical behaviour of masonry. Constitutive laws for masonry: elasticity, plasticity, failure criteria, no-tension material model. Micromechanical vs phenomenological approaches.
3. Structural analysis techniques. Problems in modelling and analyzing historical buildings. Limit analysis applied to masonry buildings. Buckling of masonry elements in compression. Case studies.
4. Masonry arches and vaults. Typology of masonry arches and vaults, design criteria, analysis of arch bridges, masonry domes, theory of thin shells, analysis of typical masonry vaults.
5. Damage and failure mechanisms for historical buildings. Possible causes of cracking. Damage and failure mechanisms under static loads, ground settlements, and earthquakes.
6. Diagnosis of historical buildings. Inspection and diagnosis techniques. In-situ (ND and MD) testing on masonry elements. Case studies.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, senza revisioni periodiche, senza presentazione/discussione finale
Valutazione continua facoltativa (a scelta dello studente)
The assessment of students is designed to gauge their capacity to apply the knowledge and understanding gained throughout the course. Continuous assessment includes tests on seminars covering selected advanced topics. A report analyzing masonry arch bridges using different numerical techniques is also required. The final assessment consists of a written examination that explores the theoretical aspects of the course. The final grade is determined by the aggregate of marks obtained in the written examination, the continuous assessment, and the report. Marks earned through continuous assessment and the report expire at the start of the following edition of the course.

G. Castellazzi, A. Taliercio, Principles and Analysis of Historical Masonry Structures: The Strength of the Past, Editore: Cambridge Scholars Publishing, Anno edizione: 2025, ISBN: 978-1-0364-5633-7
M. Como, Statics of Historic Masonry Constructions, Editore: Springer, Anno edizione: 2013
R.S. Olivito, Statica e Stabilita' delle Costruzioni Murarie, Editore: Pitagora, Bologna, Anno edizione: 2003
L. Galano, M. Betti, Elementi di statica delle costruzioni storiche in muratura, Editore: Esculapio, Bologna, Anno edizione: 2019
G. Sacchi Landriani, R. Riccioni (eds.), Comportamento statico e sismico delle strutture murarie, Editore: CLUP, Milano, Anno edizione: 1982
J. Heyman, The Masonry Arch, Editore: Ellis Horwood Ltd., Anno edizione: 1982
S. Mastrodicasa, Dissesti statici delle strutture edilizie, Editore: Hoepli, Milano, Anno edizione: 2012

Il Corso intende introdurre gli Studenti al settore dell'ingegneria dei Trasporti e in particolare alla Teoria della Circolazione e del Deflusso Veicolare. Particolare spazio viene dedicato all'analisi della sicurezza stradale.

• CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Lo Studente sarà in grado di interpretare il Deflusso di traffico in ambito urbano, extraurbano e autostradale e conoscerne le leggi che lo regalano. Avrà inoltre un'ottima conoscenza degli elementi di sicurezza stradale.
• CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Molte degli argomenti trattatati durante il Corso vedono applicazione pratica nell'esercitazione obbligatoria che viene svolta durante l'anno e che prevede l'analisi di un'intersezione stradale del Comune di Milano sia da un punto di vista della capacità che per quanto riguarda la sicurezza stradale.
• AUTONOMIA DI GIUDIZIO: l'esercitazione viene svolta in piena autonomia e permette di valutare se le analisi sono state svolte correttamente. La proposta progettuale che viene chiesta a valle dell'analisi dell'intersezione deve venire valutata sulla base della condizioni di traffico reali di quell'intersezione.
• ABILITÀ COMUNICATIVE: l'esercitazione prevede momenti di presentazione dei risultati. Intermedi e parziali durante l'anno e complessivi alla fine del Corso.
• CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: l'insieme di aspetti teorici e di quelli pratici permette di capire rapidamente gli obiettivi dell'insegnamento teorico.

Introduzione alla materia. Generalità sui sistemi di trasporto, componenti, funzioni e unità di misura del trasporto. Definizione delle diverse modalità di trasporto. Dati statistici. Funzione e classificazione delle strade. Funzioni delle strade e gerarchizzazione. Deflusso veicolare ininterrotto o interrotto. Moto di un veicolo e diagramma spazio – temporali.
Intersezioni semaforizzate. Concetti generali e definizioni. Semafori a ciclo fisso, attuati e interdipendenti. Criteri di scelta e progettuali: definizione e durata delle fasi semaforiche. Concetto di livelli di servizio. Verifica degli incroci semaforizzati – metodo Highway Capacity Manual (HCM): indagini alle intersezioni (domanda e offerta), flusso di saturazione, calcolo della capacità, rapporto di saturazione, calcolo del livello di servizio (ritardo medio). Sincronizzazione semaforica: rigida simultanea, rigida alternata, progressiva limitata, progressiva flessibile, attuata dal traffico (a volume, a volume-densità, a densità completa).
Intersezioni non semaforizzate. Concetti generali e definizioni. Teoria di accettazione dell’intervallo. Verifica degli incroci semaforizzati – metodo HCM: indagini alle intersezioni (domanda e offerta), tipologie di manovre, flusso in conflitto, capacità potenziale, capacità di manovra, fattori di impedenza, capacità delle corsie promiscue, stima della lunghezza della coda, calcolo del livello di servizio (ritardo medio).
La caratterizzazione del deflusso veicolare. Le grandezze fondamentali della circolazione: flusso, velocità, densità. Equazione di stato del deflusso. Relazioni fondamentali: velocità-flusso, flusso-densità, velocità-densità. Modelli macroscopici di deflusso: Greenshields, Greenberg, Drew, Underwood, Drake – analisi e confronti. Modelli microscopici di deflusso: car following, lane change, gap acceptance
La circolazione stradale in ambito extraurbano. La determinazione del livello di servizio secondo il metodo HCM per autostrade e strade a più corsie per direzione di marcia: determinazione della velocità di flusso libero e della portata oraria media, fattori di correzione, calcolo della densità veicolare e determinazione del livello di servizio. Strade bidirezionali a due corsie: determinazione della velocità di flusso libero e della portata oraria media, fattori di correzione, calcolo della la percentuale del tempo speso in coda e della velocità media del viaggio per la determinazione del livello di servizio.
Rotatorie. Cenni storici, elementi geometrici caratteristici, classificazione delle rotatorie, sicurezza stradale. Vantaggi e svantaggi. Prestazioni operative: capacità (metodi HCM, Kimber, SETRA, CETUR) e livelli di servizio (riserva di capacità, capacità semplice, capacità complessiva, determinazione dei ritardi).
Sosta e parcheggi. Tipologie di sosta. Analisi della domanda di sosta: metodi empirici e analitici. Classificazione dei parcheggi, tipologie funzionali, tipologie costruttive (sviluppo orizzontale o verticale), parcheggi multipiano. Tecnologie di supporto alla sosta.
Viabilità ciclabile. Cenni alla progettazione delle piste ciclabili. Gli interventi di messa in sicurezza dei percorsi ciclabili. Gli attraversamenti ciclabili (incroci semaforizzati e non semaforizzati). Caditoie e rotatorie ciclabili. Le zone a traffico moderato.
Moderazione del traffico o traffic calming.Le Zone a Traffico Moderato: progettazione, velocità. Gli strumenti per la moderazione del traffico: attraversamenti stradali rialzati, cuscini berlinesi, le porte, gli incroci, isole centrali, interruzioni-cul de sac, restringimenti, mini rotatorie, rotatorie ciclabili, strade residenziali.
Sistemi di Trasporto Intelligenti (ITS). Definizione, obiettivi e campi di applicazione: informazione e pianificazione del viaggio – Infomobilità; gestione del traffico; gestione delle merci e delle flotte; pedaggio elettronico; sicurezza dei trasporti; gestione delle emergenze e degli incidenti; contesto urbano. Analisi dell’impatto sulla mobilità. Approfondimento di sistemi in esercizio.
Introduzione alla sicurezza stradale. Riferimenti normativi e indirizzi generali per la pianificazione degli interventi: Dati statistici ISTAT, Pianificazione della sicurezza stradale, Piani Europei, Piano Nazionale della Sicurezza Stradale (PNSS), Elementi del sistema di sicurezza stradale.
Analisi degli eventi incidentali. Inquadramento generale del problema "sicurezza stradale". Uso dei dati statistici ai fini ingegneristici, elaborazione dei dati per la localizzazione dei punti o delle tratte stradali critiche, rappresentazione del dato incidentale realizzazione di analisi di sicurezza aggregate e disaggregate.
Road Safety Audit e Road Safety Review. Analisi dei fattori di rischio (afferenti all'infrastruttura stradale): elementi da considerare e loro relazione con la sicurezza. Valutazione speditiva della sicurezza "potenziale" di un'intersezione stradale.
Sistemi di sicurezza attiva e passiva. Definizione del rischio incidentale ed analisi dei sistemi di prevenzione e protezione relativi al veicolo ed all’infrastruttura.
Sicurezza nelle gallerie: incidenti significativi e definizione del rischio all’interno dei tunnel stradali. Gestione dell’evento incendio, strumenti e dispositivi di prevenzione e protezione (solo cenni).
Trasporto di merci pericolose (solo cenni).

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
Durante l'anno è obbligatorio (per chi ha il corso da 8CFU) prendere parte all'esercitazione che viene svolta suddivisa per Gruppi di Studenti. Alla fine del Corso l'esercitazione viene presentatata oralmente dall'intero Gruppo. Ogni Studente deve illustrare una parte del lavoro. Lo Studente deve conoscere il lavoro svolto dall'intero Gruppo e non sola la parte che lo ha visto maggiormente coinvolto. L'esercitazione, se superata positivamente, viene mantenuta "valida" per gli anni successivi. Il giudizio finale dell'esercitazione sarà di supporto alla definizione del voto finale dell'esame orale.
A valle dell'esercitazione, l'esame si compone di una prova orale in cui vengono selezionati alcuni argomenti del Corso che lo Studente deve dimostrare di aver compreso più che aver imparato a memoria. E' importante essere in grado di spiegare la teoria e svolgere bene l'argomento richiesto. Si preferisce saper ragionare ad un mero studio "a memoria".

Dispense del corso
Materiale didattico del Corso
Transportation Research Board (TRB), Highway Capacity Manual HCM
Note: Special Report 209
L. Studer, B. Dalla Chiara, G.N. Bifulco, G. Fusco, B. Barabino, G. Corona, R. Rossi, ITS nei trasporti stradali, Editore: Egaf, Anno edizione: 2013
R. Maja, Sistemi di trasporto: elementi generali
Note: dispense
R. Maja, Intersezioni semaforizzate
Note: dispense
CNR, Norme sull'arredo funzionale delle strade urbane
Note: Bollettino Ufficiale n°150, 1992
M.Olivari, Elementi di Teoria e Tecnica della Circolazione, Editore: Franco Angeli, Milano, Anno edizione: 1994
S. Canale, N. Distefano, S. Leonardi, G. Pappalardo, Progettare le intersezioni, Editore: EPC Libri, Roma, Anno edizione: 2006
Note: capitoli 1, 3, 4, 5, 11
S. Rinelli, Intersezioni stradali semaforizzate, Editore: UTET, Torino, Anno edizione: 2000
S. Canale, N. Distefano, S. Leonardi, G. Pappalardo, Progettare le rotatorie, Editore: EPC Libri, Roma, Anno edizione: 2005
F. Annunziata, E. Cecere, M. Coni, F. Maltinti, F. Pinna, S. Portas, Progettazione stradale, Editore: Dario Flaccovio Editore, Palermo, Anno edizione: 2007
G. Maternini, S. Foini, Le intersezioni stradali a raso, Editore: Egaf, Brescia, Anno edizione: 2006
T. Esposito, R. Mauro, La progettazione funzionale delle strade, Editore: Helvelius Edizioni, Anno edizione: 2003

The course aim at:

• describing in detail the linear elastic problem as the fundamental problem governing the behaviour of solids and structures;
• formulating the linear elastic problem for solids and structures in a way suitable for numerical treatment;
• describing the Finite Element Method for linear elastic bodies and structures;
• giving to the students capabilities in the implementation of the Finite Element Method through laboratory sessions;
• describing the elasto-plastic behaviour of materials and structures;
• presenting the theory of limit analysis for elasto-plastic continua and structures;
• presenting the theory of limit states occurring due to variable-repeated loads acting on elasto-plastic continua and structures.

After attending the course and after the final examination, the student will:

• know the formulation and relevant hypotheses of the linear elastic problem for solid continua and structural elements;
• know the general formulation of the Finite Element Method for linear elastic problems;
• know how to implement in computer codes the Finite Element Method for linear elastic continua and structures;
• know the formulation of elasto-plastic constitutive laws;
• know the theory of limit analysis for elasto-perfectly plastic continua and structures;
• be able to apply the theory of limit analysis for the determination of the collapse load of bi-dimensional elasto-plastic frame structures;
• know the theory of limit states for elasto-plastic bodies and structures subject to variable, repeated loads.
  The student will be able to discuss the above acquired knowledges with a clear and appropriate language and will be able to reproduce the fundamental reasoning and proofs that bring to the demonstration of the theorems presented during the classes.

• Part 1: The structural problem.
  General formulation of the elastic boundary-value problem.
  Virtual work principle; virtual displacements and virtual forces principles.
  Potential energy and complementary energy theorems.
  Plane strain and plane stress elastic problems.
  Axi-symmetric elastic problem.
  Structural theories: Timoshenko and Euler-Bernoulli beam theories.
• Part 2: The finite element method in linear problems
  Displacement approach for truss structures.
  The Rayleigh-Ritz method for the displacement approach.
  General formulation of the displacement-based finite element method: mesh construction; displacement model; stiffness and mass matrices; equivalent nodal loads; assembling procedure; solution; convergence criteria.
  Finite elements for plane problems.
  Isoparametric finite elements.
  Finite elements for axi-symmetric problems.
  Finite elements for Euler-Bernoulli and Timoshenko beams.
  Numerical integration.
• Part 3: Elasto-plastic behaviour of materials and beams
  Uni-dimensional elasto-plastic constitutive law: perfectly-plastic and hardening behaviours.
  Three-dimensional elasto-plastic constitutive law: von Mises yielding function, associative flow rule, isotropic hardening.
  Perfectly-plastic beams under bending and axial force.
  Limit domains for beam sections under bending and axial force.
• Part 4: Limit analysis
  Fundamentals of limit analysis for frames: static and kinematic theorems, corollaries.
  Limit analysis of frames by direct methods and by linear programming.
  Limit analysis for elasto-plastic continua.
  Shakedown analysis: Bleich-Melan theorem.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i facoltativo (a scelta dello studente), di gruppo, senza revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
The examination includes the following parts.

• An (elective) work in which the student applies the knowledge acquired during the laboratory classes on the Finite Element Method.
• A written exam including quantitative exercises and open questions on the course topics.
• An oral exam in which the examiner check the student's preparation asking supplementary information on the solved quantitative exercises of the written text and ask general questions on the course contents.
  The student during the final oral exam must be able to clearly describe and critically discuss the topics, with the related hypotheses, the critical points, the mechanical meaning and their consequences.

A. Corigliano, A. Taliercio, Meccanica Computazionale. Soluzione del problema elastico lineare. Esculapio, Editore: Esculapio, Bologna, Anno edizione: 2005
L. Corradi, Meccanica delle strutture. voll. 1, 2, 3, Editore: McGraw-Hill, seconda edizione, Anno edizione: 2010
L. E. Malvern, Introduction to the mechanics of a continuous medium, Editore: Prentice Hall, Anno edizione: 1969
M. Bonnet, A. Frangi, C. Rey, The finite element method in solid mechanics, Editore: Mc Graw Hill, Anno edizione: 2014
K.J. Bathe, Finite Element Procedures, Editore: Prentice Hall, Anno edizione: 1996
C. Massonet e M. Save., Calcolo plastico a rottura delle costruzioni, Editore: CLUP, Milano, Anno edizione: 1980
V. Franciosi, Calcolo a Rottura, Editore: Liguori, Anno edizione: 1986
S. Kaliszky,, Plasticity: Theory and Engineering Applications,, Editore: Elsevier, Anno edizione: 1989
A. Khan, Huang, Continuum theory of plasticity, Editore: John Wiley & Sons, Anno edizione: 1995

The objective of the course is to provide students with sound theoretical bases and essential implementation skills of computationally oriented structural analysis methods for proper application to complex real-world engineering problems.

The expected learning outcomes encompass: (1) Solid knowledge and in-depth understanding of computational methods and programming techniques for structural analysis; (2) Ability to apply knowledge and understanding to linear and nonlinear analysis of frames, plates, shells, and solid structures; (3) Critical thinking and communication skills for effective teamwork in solving structural analysis problems of real civil engineering systems, including buildings and bridges and addressing specific modeling issues of steel structures, concrete structures, cable-supported systems, and deteriorating structures.

I - MATRIX ANALYSIS OF FRAMED STRUCTURES. Principle of Virtual Work. Principles of Virtual Forces and Virtual Displacements. Matrix formulation of the Force and Displacement Methods. Modelling of frame systems. Stiffness matrix. Equivalent nodal forces. Transformation of coordinates. Assembly. Rigid restraints and links. Solution of linear equation systems. Stress analysis.
II - ADVANCED TOPICS IN MATRIX STRUCTURAL ANALYSIS. Release of degree of freedoms. Beams with varying cross-section. Offsets. Shear walls. Grillages. Prestressing. Beams on elastic foundation. Elastic restraints and links. Imposed displacements. Inclined constraints. Conditioning of linear equation systems. Checking of results. Characteristic problems in modelling of frame systems.
III - FINITE ELEMENT ANALYSIS OF STRUCTURAL SYSTEMS. Principle of Virtual Work applied to a continuum subdivided in elements. Finite Element Method. Convergence criteria (h and p). Isoparametric transformations. Numerical integration. Elements for plane, solid, and axisymmetric problems. Plate and shell elements. Finite Strip Method. Problems with geometrical and material non-linearity. Specialised elements for steel structures, concrete structures, and cable-supported systems. Basic aspects of elements with time-variant properties for life-cycle structural analysis.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
Valutazione continua condizionata (a scelta del docente)
Grading is based on weekly evaluations of the progress of numerical laboratory assignments and final oral exam. Assignments involve teamwork and include programming of computer codes for structural analysis with benchmark testing and application to real structures, such as bridges under load testing. In the assignments students should demonstrate their teamwork proficiency and ability to apply knowledge and understanding acquired during the course to programming computational methods and solving advanced structural analysis problems. The oral exam consists of open questions on the course topics and in-depth discussion of the assignment reports aimed at assessing the students’ knowledge and understanding of theory, implementation, and proper application of computationally oriented structural analysis methods.

F. Biondini, Lecture Notes on Computational Structural Analysis
Note: Lecture notes and slides are made available to students in attendance before each class session.
A. Ghali, A.M. Neville, Structural Analysis, Editore: Chapman & Hall
W. McGuire, R.H. Gallagher, R.D. Zieman, Matrix Structural Analysis, Editore: John Wiley & Sons
J.S. Przemieniecki, Theory of Matrix Structural Analysis, Editore: McGraw-Hill
K.J. Bathe, Finite Element Procedures in Engineering Analysis, Editore: Prentice Hall
R.D. Cook, D.S. Malkus, M.E. Plesha, Concepts and Applications of Finite Element Analysis, Editore: John Wiley & Sons
O.C. Zienckiewicz, R.L Taylor, The Finite Element Method, Editore: McGraw-Hill
G. Toniolo, Analisi strutturale con l'elaboratore elettronico, Editore: Masson
Note: (Book in Italian)
G. Toniolo, P.G. Malerba, Metodi di discretizzazione dell'analisi strutturale, Editore: Masson
Note: (Book in Italian)
P.G. Malerba (Ed.), Analisi limite e non lineare di strutture in calcestruzzo armato, Editore: CISM (International Centre for Mechanical Sciences)
Note: (Book in Italian)

L'obiettivo del corso è aiutare gli studenti a organizzare un rapporto scientifico (in particolare con riferimento al lavoro di tesi) e fornire indicazioni essenziali per una efficace comunicazione scritta e orale di contenuti tecnico-scientifici.

Dopo la frequenza attiva del corso, sviluppando i compiti assegnati, prendendo parte a tutte le attivitità individuali e di gruppo svolte in aula, lo studente:
conoscerà alcuni dei principali database scientifici e capirà le potenzialità di ricerche bibliografiche mirate;
sarà in grado di costruire la bibliografia del proprio lavoro di tesi;
conoscerà gli attuali strumenti per visualizzare, scrivere e presentare risultati tecnici;
sarà in grado di applicare le conoscenze di cui sopra a specifici argomenti (ad esempio alla sua tesi di laurea magistrale);
conoscerà come presentare in pubblico in modo chiaro ed efficace argomenti tecnico-scientifici;
sarà in grado di scrivere il proprio curriculum.
Questi risultati di apprendimento attesi forniranno allo studente le conoscenze di base in tema di comunicazione necessarie per le sue future attività tecniche e scientifiche.

Programme:
Come trovare informazioni tecniche: i principali database scientifici, la scelta delle parole chiave,...
Come scrivere una bibliografia
Come organizzare un rapporto scientifico: indice, struttura,...
Come scrivere un rapporto scientifico: strumenti (latex)
Come visualizzare i risultati: tabelle, grafici e figure
Come presentare un lavoro in modo efficace: struttura e strumenti per una presentazione, preparazione slide
Come scrivere il Curriculum Vitae.

Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
Valutazione continua obbligatoria
Altro
Durante il corso verranno assegnati dei compiti obbligatori. I risultati verranno presentati in piccoli gruppi e criticamente ananalizzati e discussi colleggialemnte durante le lezioni
LA FREQUENZA E' OBBLIGATORIA
Non c'è un esame finale o un voto: il raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi sarà valutato durante la discussione finale della tesi di laurea magistrale e influenzerà il voto finale di LM.

Una selezione di riferimenti e note del docente verranno fornite durante il corso

The course operates within the stream of structural analysis disciplines, focusing on procedures for computing the response of linear discretized systems to dynamic loads. The main purpose is to bridge the gap between rigorous procedures for writing and integrating the equations of motions and design procedures which are adopted, at various level of refinement, in the design of civil engineering structures against environmental and antropic dynamic loading conditions.
Whithin this framework, the course aims at:

• developing a strong theoretical background in the field of modelling structural problems related to dynamic loads, addressing both loading and structural representation, with reference to both deterministic and probabilistic frameworks,
• developing a strong background about the procedures for computing, from the above models, the structural response to dynamic loads, especially focusing on applications to seismic, wind and offshore engineering and to problems related to machine foundations,
• developing, justifying and commenting the procedures which are adopted, at different levels of complexity, in structural design applications addressing dynamic actions applied to civil engineering structures and infrastructures.

The students are expected to gain confidence and insight into the numerical and experimental techniques currently employed in civil engineering dynamics. The first part of the course is devoted to the development of linear vibration theory within a classical deterministic context; in the second part, applications to wind, seismic and offshore engineering are developed within the probabilistic framework typical of modern codes and recommendations.
Within this framework the expected learning achievements are as follows
knowledge and understanding
after having attended the course and passed the exam, the student is expected
1 - to know the principles and fundamental methods for developing discretized models of structural dynamics problems,
2 - to know the principles and fundamental methods for solving the equations of motion of discretized systems under the mosto common dynamic loading conditions applied to civil engineering structures,
3 - to possess adequate knowledge of the general procedures which are at the basis of the development of modern procedures for automatic computer based simulation of dynamic structural response,
4 - to possess adequate knowledge about the methods for modelling dynamic loading and response as random processes, and about the way in which they are reflected by modern codes addressing dynamic loads,
5 - to possess a basic knowledge about field measurment procedures in vibration analysis.
applying knowledge and understanding
after having attended the course and passed the exam, the student is expected
6 - to manage simple hand procedures for the estimation of dynamic response, to be used for preliminary design and for checking the results obtained by refined procedures,
7 - to manage refined simulations of the dynamic response of linear discretized systems, by consciously employing available software packages,
8 - to apply modern codes and procedures for structural design in seismic, wind and offshore engineering contexts,
9 - to analyze the results of field measument of vibration.

Equations of motion for linear discretized systems.
Lagrange equations. Discretization methods: lumped mass and assumed-mode methods. Viscous damping. Cases of rotating masses and moving reference.
One-degree-of-freedom systems.
Free vibration. Harmonic forces: transient and steady state response, frequency response function, magnification factor. Dynamic equilibrium; Argand diagrams. Arbitrary forces: Duhamel integral, numerical step-by-step analysis, frequency domain analysis.
Multi-degree-of-freedom systems.
Free vibration. Properties of eigenpairs. Modal superposition analysis for undamped and damped systems. The case of seismic actions; response Spectrum method. Direct methods; frequency analysis, numerical integration in time and frequency domain. Application of harmonic analysis to the case of machine foundations.
Elements of random vibration analysis.
Modelling dynamic actions as stochastic stationary processes: direct and cross spectral densities, extreme values. Response of linear systems to reandom excitation, applications to seismic, wind and offshore engineering.
Modelling of dynamic forces due to fluid-structure interaction.
Morison equation for slender bodies. Aerodynamic (wind) actions and hydrodynamic (waves-current) actions on structures. Linearization of drag forces due to turbulent wind. Aerodynamic damping. Equivalent static forces: dynamic coefficient. Excitation due to vortex shedding.
Vibration measure and analysis.
Vibrometers, measurement chains, harmonic analysis of vibration.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale obbligatoria
The exam evaluation is based on:

• The solution of "takehome" problems, to be performed by the students along the course.
• The results of a written exam in which an exercise (e.g. equations of motion of a simple system), similar to the takehome ones, will have to be solved in class.
• A final oral exam, encompassing a practical question and some questions related to the theoretical/metodological aspects of the course.
  The takehome problems focus on the verification of learning objectives 1,2, 4 and 6; these shall be presented in HANDWRITTEN form by the students, and will be collected by the instructors before the written exam part.
  The written exam part focuses on the verification of learning objectives 1,2 and 6; the results of this part will serve as admission to the oral exam part.
  The oral exam part aims at veryfying all the expected achievements; some, or all, questions of the oral exam can be substituted by written questions at the discretion of the instructors.

L. Meirovitch, Elements of Vibration Analysis, Editore: McGraw-Hill
M. Geradin, D. J. Rixen, Mechanical Vibrations: Theory and Application to Structural Dynamics, Editore: Wiley, ISBN: 978-1-118-90020-8
A. Preumont, Twelve Lectures on Structural Dynamics, Editore: Springer https://link.springer.com/book/10.1007/978-94-007-6383-8

Equations of motion for linear discretized systems: lumped mass and assumed-mode methods.
One-degree-of-freedom systems: free vibrations, harmonic forces, arbitrary forces, time and frequency domain analysis. Multi-degree-of-freedom systems: free vibrations, modal analysis, seismic actions, response spectrum method.
Vibration measure and analysis: vibrometers, measurement chains, harmonic analysis of vibration.

The course of Engineering Seismology aims at providing students with the following key elements, introductory to different topics of Earthquake Engineering:
1) the physical background for understanding the earthquake process, from the seismic source, to the seismic wave propagation, up to the ground reponse;
2) numerical, analytical and experimental tools for the engineering characterization of earthquake ground motion;
3) methods and data for probabilistic seismic hazard evaluations;
4) background to the evaluation of seismic actions for design and assessment according to the seismic norms;
5) introduction to concepts of seismic risk at a territorial scale.

At the end of the course, the student is expected to have acquired the following skills:
1) understanding how the physical process governing the earthquake ground motion affects the seismic response of soils and structures (DdD 1);
2) acquisition of in depth knowledge of seismic hazard and seismic risk, and of the seismic norms (especially Italian and European, but also worldwide) as regards definition of seismic actions for design (DdD 1);
3) mastering open source software for the evaluation of seismic wave propagation and local seismic amplification effects due to surface geology, with some applications to real case studies (DdD 2);
4) mastering open source software for the probabilstic seismic hazard assessment, with some applications to real case studies (DdD 2);
5) solving realistic complex engineering problems related to earthquake engineering (DdD 2);
6) ability to make a presentation and defense of the technical results obtained within the homeworks during the oral evaluation (DdD 3,4,5);

Origin of earthquakes and world seismicity
Mechanics of the seismic source, seismic moment earthquake magnitude
Review of recent earthquakes from the main tectonic areas worldwide
Earthquakes in Italy
Introduction to macroseismic scales
Earthquake records: analysis and processing
Analysis of an earthquake record in the time and frequency domain
Parameters associated to ground motion intensity
Introduction to signal processing: baseline correction, filtering, integration
Seismic wave propagation and site effects
P and S waves
Introductory boundary condition problems.
1D wave propagation in heterogeneous media
Applications to site effects evaluation for earthquake engineering: the case of Mexico City
Propagation in linear visco-elastic media
Introduction to non-linear dynamic soil response and linear-equivalent models
2D and 3D complex site effects
Elastic response spectra
Dynamic equilibrium of a single degree-of-freedom system
Response spectrum of an accelerogram
Seismic hazard assessment
Deterministic and probabilstic approaches to seismic hazard assessment
Seismic catalogs
Gutenberg-Richter recurrence relationship
Ground motion prediction equations
The Cornell method for probabilistic seismic hazard analyses
Seismic input in the norms
The Italian seismic hazard map
Elastic spectra for design
Site classification
Criteria of selection of accelerograms for seismic analyses
The seismic input in other worldwide norms: Eurocode8 and US
Seismic vulnerability and risk analysis
Seismic vulnerability elements of masonry structures
Seismic vulnerability elements of reinforced concrete structures
Macroseismic scales
Fragility curves
Introductory elements to seismic risk analysis

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, senza revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
Students will prepare several homeworks to cover by practical case studies the various subjects of the course.
The homeworks will be delivered and discussed during the oral exam, where a comprehensive evaluation of different topics related to the course will be made. Prior to the oral exam, a written session of the exam is foreseen, with introductory questions.

Faccioli E., Paolucci R., Elementi di Sismologia applicata all'Ingegneria, Editore: Pitagora, Anno edizione: 2005
Kramer S., Geotechnical Earthquake Engineering, Editore: Prentice Hall, Anno edizione: 1996

The course aims at training master students in the analysis of fluid dynamic processes from different perspectives. Students learn to handle a variety of techniques in order to capture and model the complexity of fluid dynamic phenomena: theoretical approaches, numerical modelling, experimental testing. Students are asked to combine information with different nature (theoretical vs. heuristic) and origin (numerical/theoretical vs. experimental), with the aim of understanding the physics of fluid flow processes and its engineering handling.

Knowledge and ability in understanding:
recognize and describe basic features of internal and external flows, for both laminar and turbulent regimes
know a variety of theoretical and heuristic models in fluid dynamics
understand the role of closure models
Ability in applying knowledge and understanding:
make use of statistical tools in data analysis
make use of numerical tools for solving differential models in fluid mechanics
apply a variety of models for the investigation of simple yet engineering-relevant fluid dynamics processes
carry out a phenomenological analysis of relevant processes in fluid dynamics
Making judgments:
choose adequate models for the engineering description of fluid dynamic processes
evaluate uncertainties in experimental results
evaluate the physical consistency of the numerical solution
evaluate uncertainties in numerical modelling

The course comprises theoretical, numerical and experimental analyses of a variety of fluid flows.
The THEORETICAL BACKGROUND is offered through the following modules:
1) equations governing flow flows
basic concepts of continuum mechanics
physical properties of fluids: density; vapor tension and cavitation; coefficients of compressibility; viscosity and rheology; surface tension
fluid statics
kinematics: Eulerian and Lagrangian frameworks; material derivative; streamlines and pathlines; rate of strain tensor and rigid rotation tensor
mass and momentum conservation equations
inviscid flows: the Euler equations; the Bernoulli equation; irrotational flows and potential flows
the Navier-Stokes equations for viscous, Newtonian flows in differential, integral, and dimensionless formulations
2) modelling of turbulent flows
basic elements of turbulence
brief overview of the basic approaches in turbulence modelling: DNS, LES, (U)-RANS
(U)-RANS-based modelling of turbulence: the eddy-viscosity assumption and the k-epsilon standard turbulence model. Brief outline of other eddy-viscosity based models and Reynolds stresses models.
3) internal flows
developing and fully-developed flow in pressurized pipes
fully-developed laminar flow in pressurized pipes: plane and cylindrical Poiseuille flow
fully-developed turbulent flow in pressurized pipes: frictional losses, viscous and Reynolds stresses, Reynolds-averaged velocity profile, Prandtl's assumption of inner layer and universal law of the wall
4) external flows
concepts of boundary layer and wake
boundary layer formulation of the Navier-Stokes and RANS equations
development of the boundary layer along a flat plate (includes some interacting teaching)
flow around a circular cylinder; separation of the boundary layer, unsteady effects and Strouhal number
concepts of drag and lift force
functional relations for the drag and lift coefficients: flat plate and cylinder/sphere.
Goal of NUMERICAL LABORATORIES is to introduce the students to the correct use of Computational Fluid Dynamics (CFD) codes for engineering applications. In this perspective, the focus is not so much on solution algorithms and implementation-related issues but, rather, on the best practices and guidelines which must be followed to obtain reliable CFD predictions. Particular attention will be given to the concepts of benchmarking, calibration, and validation, as well as to convergence assessment, grid independence, and critical evaluation of the physical consistency of the simulation output. A deep discussion is made around the sources of uncertainty of the CFD solution, especially in relation to the modelling of turbulence in the RANS framework. CFD simulations of two benchmark yet engineering-relevant configurations are performed and post-processed by the students as single or in small groups under the step-by-step guidance of the teachers. Specifically, the two CFD cases are the laminar oil transport and the turbulent water transport in pipelines.
In the EXPERIMENTAL LABORATORIES, the fluid mechanics processes are analyzed on laboratory measurements. An introduction to commonly used instrumentation in experimental fluid mechanics is provided, including a detailed discussion around the process of calibration and a few notes on basic concepts on data acquisition and processing. Videos of laboratory experiments will be shown, and the experimental data will be provided to the students, who will analyze and process them as single or in small groups under the step-by-step guidance of the teachers. Specifically, the three experimental cases relate with the calibration of a load cell and the analysis of the velocity field and the hydrodynamic forces on circular cylinder in a water channel.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale obbligatoria
The exam consists of a written test, mainly focused on the theoretical part of the course. By answering the written questions, which might also include simple exercises, the students demonstrate knowledge of the theoretical contents, competence on fluid mechanics processes as well as critical reasoning skills by discussing various fluid mechanics phenomena. Upon positive evaluation of the written test, an oral colloquium will take place, which will be mostly focused on the laboratory activities. Each student is requested to bring to the oral exam the results of the numerical and experimental laboratories, which can be obtained either individually or in small groups of 2-3 people maximum. Upon request of the teacher, the students should be able to produce also the simulation files and the scripts developed to process the numerical and experimental data.

B.R. Munson, T.H. Ohiishi, W.W. Huebsch, A.P. Rothmayer, Fundamentals of Fluid Mechanics (7th Edition), Editore: John Wiley and Sons, Anno edizione: 2013, ISBN: 9781118318676
Y.A. Cengel, J.M. Cimbala, Fluid Mechanics, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 2005, ISBN: 9780071249348
H. Versteeg, W. Malalasekera, An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method, Editore: Pearson Prentice Hall, Anno edizione: 2007, ISBN: 9780131274983
S.B. Pope, Turbulent flows, Editore: Cambridge University Press, Anno edizione: 2000, ISBN: 9780521598866

Students attending the course are expected to gain a full understanding of aspects such as the consequences of the presence of defects and geometric irregularities and of the ensuing stress concentrations.
Issues such as the scale or size effect and the effect of cyclic loading will also be clarified.
Attendees will also be interactively involved in the use of the finite element code Abaqus for the computation of fracture parameters such as the stress concentration factor, the stress intensity factor and the strain energy release rate in simple 2D structural configurations.

Students will have to show their knowledge and understanding of subjects treated in undergraduate courses, such as strength of materials and structural mechanics, and master courses of the first semesters, such as the finite element method and limit analysis methods.
At the end of the course they will be required to show their ability in applying their knowledge and understanding to the conceptual treatment of structural problems involving the possibility of defect propagation up to structural failure. In particular, they will have to show their knowledge and understanding of concepts like stress concentration, role of defects and the conditions for their propagation, brittle versus ductile failure, size effects, different approaches to fatigue failure and they will be required to apply their gained knowledge and understanding to the computation of fracture parameters such as the stress concentration factor, the stress intensity factor and the strain energy release rate and the J integral in simple 2D structural configurations.

Plane problems in linear elasticity. Formulation of Beltrami’s problem. Airy’s function. Formulation of Beltrami’s problem in cylindrical coordinates. Stress concentrations in linear elasticity. Lamé’s analytical solution for the thick pipe. Kirsch’s analytical solution of the plate with a circular hole. Williams’ formulas for the stress singularity near a reentrant corner. Stress intensity factor.
Basic notions of linear elastic fracture mechanics. Griffith’s approach: strain energy release rate. Irwin’s approach. Crack tip plastic zone width estimate: Irwin and Dugdale models. Range of applicability of linear elastic fracture mechanics. Case histories concerning failures due to brittle fracture and fatigue. Computation of fracture parameters using the finite element method. X-FEM approach to the simulation of crack propagation.
Ductile elastoplastic fracture mechanics. Crack tip opening displacement. Nonlinear strain energy release rate. J integral. J integral finite element computation.
Experimental fracture behavior of structural materials: metals, polymers, quasi-brittle materials (e.g. concrete).
Strain localization. Notion of characteristic length. Size effects.
Quasi-brittle fracture mechanics: cohesive models. Cohesive modeling of delamination.
High-cycle fatigue. Experimental evidences: Wohler’s diagrams. Total life and defect tolerant approaches to fatigue. Paris-Erdogan law. Safe Life and Fail Safe design philosophies.
Experimental measurement of fracture parameters.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
The exam consists of a written test on the course subject matter. The written test will be followed by a short colloquioum where the student work will be revised and possibly integrated with oral questions.
The written questions in the test are aimed at verifying the student knowledge and understanding of the different conditions for structural failure, the role of defects, the effects of stress concentrations, the size effect and the effect of cyclic loading. The student will also have to prove to know and to have understood the methods for the computation of fracture mechanics parameters such as the stress intensity factor, the strain energy release rate and the J integral.

T.L. Anderson, Fracture Mechanics - Fundamentals and Applications, Editore: CRC Taylor and Francis, Anno edizione: 2005, ISBN: 978-0-8493-1656-2
Alberto Carpinteri, Meccanica della Frattura, Editore: Pitagora Editrice Bologna, Anno edizione: 1992, ISBN: 88-371-0543-6
K. Bertram Broberg, Cracks and Fracture, Editore: Academic Press, Anno edizione: 1999, ISBN: 978-0-12-134130-5
L. B. Freund, Dynamic Fracture Mechanics, Editore: Cambridge University Press, Anno edizione: 1990, ISBN: 978-0521303309
Zdenek P Bazant, Luigi Cedolin, Stability Of Structures: Elastic, Inelastic, Fracture And Damage Theories, Editore: World Scientific, Anno edizione: 2010, ISBN: 9789814464482

L'obiettivo del Corso è quello di approfondire alcune tematiche geologico-applicative strettamente legate alla valutazione e alla gestione del rischio geologico e idrogeologico e alla progettazione di opere ingegneristiche, quali strade, opere in sotterraneo e dighe, la cui interazione con il suolo e il sottosuolo è particolarmente rilevante. La conoscenza delle problematiche geologiche, infatti, consente all’ingegnere civile di effettuare corrette scelte progettuali, di definire i più idonei interventi di difesa, consolidamento e monitoraggio per la salvaguardia sia delle opere stesse sia del territorio circostante.

Lo studente dovrà:
Conoscere gli aspetti geologici fondamentali, quali: il riconoscimento dei principali litotipi (ricostruzione del modello geologico-concettuale), il riconoscimento dei movimenti franosi e delle opere che possono mitigare i rischi connessi alla stabilità dei versanti, nonché effettuare la ricostruzione dei modelli idrogeologici e geologico-tecnici.
Comprendere i processi geologici che possono influire sulle scelte progettuali.
Applicare le conoscenze acquisite per: valutare la stabilità dei versanti; prevedere le possibili interferenze delle acque sotterranee con alcune opere di ingegneria civile, quali strade, fondazioni, gallerie, dighe; valutare il comportamento dei materiali interagenti con le strutture e le infrastrutture.

Il programma del corso di Geologia Tecnica prevede lo sviluppo dei seguenti argomenti:
la circolazione idrica sotterranea sia nei terreni che nelle rocce
la dinamica dei versanti
problematiche geologiche legate alla realizzazione di opere stradali (problemi geologici e opere di difesa)
problematiche geologiche e ambientali legate alla realizzazione di opere in sotterraneo
problematiche geologiche e ambientali legate alla realizzazione di dighe
esempi di applicazione ai progetti

Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
Per comprendere e verificare i risultati di apprendimento attesi verrà svolto un report tecnico in cui verranno trattati dei casi reali. L'esame consisterà nella presentazione del report e in un'approfondita discussione tecnica.

Scesi L., Papini M., Gattinoni P., Longoni L., Geologia Tecnica, Editore: Editore: Casa Editrice Ambrosiana (CEA), Anno edizione: 2015, ISBN: 978-88-08-18646-1
slide del corso beep

The course focuses on the principles and the analytical and numerical tools needed to model the behaviour of soils and the response of geotechnical systems under time dependent loads, for engineering applications. Hydro-mechanical, thermo-mechanical and chemo-mechanical coupling are addressed. The role of non-linearity, initial state, and previous stress history is emphasised. Physical modelling is introduced as a complementary tool for the analysis.

The aim of course is to develop understanding on how the physical behaviour of soils can be described in mathematical terms accounting for multiphysics coupling, how simple strain hardening elastic-plastic models for the main categories of soils can be developed and implemented, how an appropriate soil model can be chosen, initialised and calibrated to be used in a numerical analysis, what is the role of the ratio between the rate of loading and the rate of response of geotechnical systems, and how geotechnical design and assessment can be tackled by a numerical approach in the design and in the assessment.
At the end of the second module the students will be able to (vi) evaluate the role of time dependent loads and processes on the response of a geotechnical system; (vii) choose the appropriate set of field equations necessary to solve practical geotechnical problems with emphasis on civil and environmental engineering applications; (viii) design a finite element model for the non-linear analysis of a typical geotechnical design problem; (ix) properly elaborate the results of a numerical analysis and discuss its limitations; (x) evaluate the potential of a numerical analysis for Serviceability Limit States (SLS) and Ultimate Limit States (ULS) compared to simplified analytical solutions.

The contact hours are organised with a combination of lectures and practical sessions. The lectures will introduce the students the main principles of soil modelling, at both the material and the engineering scale.
The topics addressed in the second module include:
Hydro-mechanical coupling in the geotechnical analysis: beyond Terzaghi 1D consolidation theory. Rate of loading vs. rate of dissipation. Drained and undrained conditions. Time dependent and cyclic loading.
Formulation of the general coupled governing equations, and their finite element discretisation. Drained, undrained and time dependent coupled analysis: choices, advantages and limitations.
Basics of Finite Element Method for geotechnical applications: geostatic stress; initialisation of stress state and state variables; boundary conditions; non-linear analysis; drained, undrained and fully coupled analysis.
Soil structure interaction: how can we deal with it?
Variable geometry in geotechnical engineering: construction and excavation.
How does the formulation of the coupled problem change for unsaturated conditions? Applications of unsaturated soils concepts.
Tunnelling enginering: analytical and numerical modelling.
Introduction to physical modelling principles.
Concepts and modelling of near surface geothermal systems and energy geostructures.
Practical sessions include exercises and applications aimed at introducing the students to the implementation of the previous concept in the geotechnical engineering analysis and assessing the comprehension of the main theoretical background concepts. A series of practical sessions is dedicated to introduce the students the numerical code they will use for part of their homework.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
Assessment of the learning objectives include formative assessment during the course period and evaluation assessment at the end of the course. During the course the students will get a number of group reports to complete as homework. For those groups who will hand in the reports by the deadlines given in due course, a preliminary assessment and feedback will be given, for them to self-evaluate achievement of the learning objectives and improve any insufficient part. Handing in the assignments in due time during the course is highly recommended, though not compulsory.
All the home assignment reports must be handed in one week before the chosen examination date, the latest, for the final evaluation purpose.
The final evaluation will include the home assignment reports and an oral examination. The written reports will be evaluated for the student capability to bring theoretical knowledge to the solution of practical engineering problems, including the choice of suitable models for different geotechnical applications, the interpretation of the laboratory tests, the choice and the calibration of adequate models for the different soils, the numerical simulation of selected geotechnical systems. The oral examination will start with a discussion on the content of the reports, and aims at assessing achievement of the learning objectives, including the fundamental theory which modelling is built on.

Muir-Wood D., Geotechnical Modelling, Editore: Taylor & Francis, Anno edizione: 2004
Journal / Conference papers on selected topics uploaded on BeeP
Course Notes on selected topics uploaded on BeeP
D.M. Potts & L. Zdravkovic, Finite element analysis in geotechnical engineering: theory, Editore: Thomas Telford, London, Anno edizione: 1999
D.M. Potts, L. Zdravkovic, T.I. Addenbrooke, K.G. Higgins & N. Kovacevic, Finite element analysis in geotechnical engineering: application., Editore: Thomas Telford, London, Anno edizione: 2001
I.M. Smith, D.V. Griffiths & L. Margetts, Programming the finite element method, Editore: John Wiley & Sons, Chichester, Anno edizione: 2013

The course is designed to provide principles of flow and transport in aquifers. Students will learn the way key physical, geo-chemical and hydrologic processes can be conceptualized and described to quantify flow dynamics in subsurface systems. They will also learn how to interpret laboratory and field scale tracer data and how to cope with the intrinsic uncertainty associated with the characterization of subsurface heterogeneous aquifers.

Students will develop the ability to investigate groundwater systems and to solve problems at laboratory and field scales. Lectures and practical exercise sessions will enable students to:
be familiar with principles, approaches and techniques for aquifers characterization;
learn about physical, chemical and hydrologic factors controlling dynamics of groundwater;
understand the theory of flow and transport in heterogeneous porous media;
solve flow and transport problems (including laboratory and field scales data interpretation);
Assess and analyze groundwater flow and transport models under uncertainty, and formulate inverse problems.
through the use of specialized software and analytical methods, they are able to appropriately select the models, characterization techniques, and investigation methods required to address specific groundwater-related problems.

Key processes controlling fluid movement. Pore and continuum approach. Fluid flow in porous and fractured media. Mass balance equation. Permeability and conductivity. Specific storativity. Darcy’s Law (phenomenology, theoretical derivation and range of validity). Anisotropic media and permeability tensor. Scale dependence of hydraulic properties and heterogeneity. Theoretical and empirical correlations between flow parameters (specific storage, porosity, permeability). Interpretation of laboratory scale flow experiments.
Groundwater circulation. Three- and two-dimensional models for fluid flow in porous media. Initial and boundary conditions. Confined, Leaky and Phreatic Aquifer. Multilayered aquifer-aquitard system. Analytical solutions for homogeneous and heterogeneous systems. Groundwater maps and streamlines. Groundwater flow and leakage. Regional Groundwater balance.
Well hydraulics and aquifer characterization. Hydraulic of pumping and recharging wells: Steady and unsteady flow to a well in a confined, phreatic and leaky aquifer. Partially penetrating wells. Multiple well systems. Wells near boundaries and method of images. Well losses and specific well discharge. Effect of wellbore storage. Pumping tests. Type curves. Analytical solution, including storage and non-linear effects at the well. Interpretation of well-interference testing in complex hydrogeological systems.
Solute transport processes and aquifer vulnerability. Contaminant fluxes: advective flux, diffusive flux, hydrodynamic dispersion, dispersive flux. Derivation of Advection-dispersion equation. Diffusion versus dispersion. Balance equation for multi- species. Condition for chemical equilibrium, chemical reactions, sorption, ion exchange, precipitation-dissolution. Initial and boundary conditions. Analytical solutions. Laboratory and field tests to determine dispersivity. Dispersivity tensor. Scale effect of dispersion. Double porosity models. Laboratory and field- scale tracer tests and their interpretation. Random Walk and continuous time random walk models. Multi-component reactive transport. Models of precipitation-dissolution, sorption and homogeneous reactions in porous media. Well head protection zone. Dynamic well protection (tavel time criterion).
Data Integration and Inverse Modeling. Introduction and application of techniques aimed at incorporating available data (including pressure transient tests, tracer tests, geological information) into aquifer characterization models. General formulation of non-linear inverse problems in porous media. Model calibration and validation.
Modeling under uncertainty. Uncertainty quantification in the characterization of heterogeneous systems. Basic principles of geostatistics. Probabilistic approaches to flow and transport in heterogeneous aquifers. Stochastic processes. Ensemble statistics. Ergodicity. Tools for uncertainty analysis: geostatistics, Kriging, sensitivity analyses. Stochastic description of heterogeneity. Monte Carlo simulation, generation of (correlated) random fields. Effective and equivalent parameters. Probabilistic time-related capture zones and risk assesment.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
The written examination is divided into two parts.
Part I consists of three practical exercises designed to assess the student's ability to:
solve a groundwater flow problem;
solve a groundwater contaminant transport problem, including the interpretation of experimental data;
reconstruct the spatial distribution of heterogeneous aquifer properties from available data.
Part II consists of three theoretical questions covering the entire course syllabus.
The oral examination (optional) may be taken only by students who achieve a minimum score of 25/30 in the written examination.
Notwithstanding the written examination score, the instructor reserves the right to require the student to discuss any part of the written examination whenever clarification is deemed necessary or when inconsistencies arise during the grading process.

Bear, J., and A. H.-D. Cheng, Modeling Groundwater Flow and Contaminant Transport, Editore: Springer, Anno edizione: 2010
Bear, J., Hydraulics of Groundwater,, Editore: Dover publications,, Anno edizione: 1979
Fetter C.W., Contaminant hydrogeology, second edition,, Editore: Prentice hall, Anno edizione: 1999
Kitanidis,P.K., Introduction to Geostatistics Applications in Hydrogeology,, Editore: Cambridge University Press

• Introduce the student to knowledge and importance of water cycle and hydrological fluxes
• Provide tools to quantify hydrological fluxes
• Provide tools to evaluate the design variables for water engineering works (dams, sewers, tanks, etc)
• Understanding the variability of hydrologic cycle with spatial and temporal scales
• Quantify the different fluxes
• Connect Hydrological cycle with climate change
• Evaluate the design variables for water engineering works (dams, sewers, tanks, etc)

Physical Hydrology - programme
Hydrologic cycle, Precipitation, Catchment as a key element, Geomorphologic descriptors of catchment, Infiltration, Surface runoff, Streamflow and floods.
Statistical Hydrology - programme
Preliminary analysis of hydrological data, basics of probability, random variables and their properties, probability distributions (discrete and continuous), Parameter estimation methods, Confidence intervals, Hypothesis tests, Theory of extreme values.
Some Hydrological applications
1) IDF curves, 2) Regionalization of floods, 3) Indirect method for calculating the flow rates.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
The exam will be oral, articulated in two parts: 1) one related the theoretical concepts discussed in lectures, and 2) the other related to practical skills acquired during laboratory sessions.
Students are expected to demonstrate their understanding of the hydrological theories and methods as well as the ability to apply these principles in a practical context, reflecting their experience with hands-on experiments and exercises conducted in the lab.

V.T. Chow, D.R. Maidment & L.W. Mays, Applied Hydrology, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 1988
Kottegoda NT, Rosso R., Probability, Statistics and Realability for Civil and Environmental Engineers, Editore: Blackwell, Anno edizione: 2008
Note: 2 Edizione
P.S. Eagleson, Dynamic Hydrology, Editore: EGU Reprint Series 2, Anno edizione: 2003

The course has the objective to improve the knowledge about dynamics of machines and vibrations, with a focus on civil applications.
After an introduction about the dynamics of systems with both lumped and distributed parameters, several practical problems in vibration engineering will be studied both analytically and with numerical models. Students will learn to design dynamic vibration absorbers for structures and cables, assess the vibrations induced by moving loads on bridges (vehicle/pedestrian forcing), model the vibrations induced by unbalanced rotors and reciprocating machines, design foundations for vibration isolation, and assess the effect of force fields on vibrations and stability (e.g. friction induced vibration, flutter).
During practical lessons, numerical codes in MATLAB and SAP2000 will be developed by the students to study the dynamic response of simple vibrating systems. Students will have to deliver a group project based on the topics studied during the course and discuss it during the final exam.

If students successfully pass the exam,
in terms of acquired knowledge and understanding, they will be able to
Understand the key parameters and concepts that governs the dynamic response of structures (with either lumped or continuous parameters).
Implement advanced design methodologies and models for solving complex vibration problems both systematically and creatively.
Assess the stability of a system excited by external forces that are motion dependent.
C oncerning the ability to apply the acquired knowledge and understanding, students will be able to
Model vibrating systems with either lumped or continuous parameters (only mono-dimensional).
Model dynamic interaction problems between structures and machines/force fields.
Solve analytically simple vibration problems.
Develop numerical routines in MATLAB for the assessment of the dynamic response of systems.
Moreover, thro ugh projects and lab activities students will also acquire the skills to explain design choices, to compare different solutions, and to illustrate the limits of simplified numerical models.

The course covers the following topics divided in modules as per the description below:
1-N degree of freedom systems (review): free motion; forced response: harmonic and periodic forces. Modal approach. Applications: simple model of a vehicle running on an irregular road, tuned mass damper/tuned liquid column damper, flexible vs. rigid foundation.
Continuous systems: Transverse vibrations in stretched strings. Axial, transverse, and torsional vibrations in beams. Free and forced motion. Comparison with FEM models. Applications: damping systems for stay cables; bridge response due to travelling loads; critical bending velocities in rotors; experimental lab: modal identification.
Stability of mechanical systems in nonlinear force field: Definition of force field. Conservative and non-conservative force fields. Stability analysis of a single degree of freedom system about equilibrium position. Static and dynamic instability. Stability analysis of a two degree of freedom system about equilibrium position. Applications: Railway wheelset instability, Flutter instability, friction-induced vibration (violin string).

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
The final exam consists in a group project plus an individual oral exam.
The group project will be developed during the course, with mandatory intermediate deliverables and final delivery at the end of the semester.
Students will be allowed to take the oral exam only after a sufficient evaluation of the group project.

Singiresu S. Rao, Mechanical Vibrations, Sixth Edition in SI Units, Editore: Pearson, ISBN: 978-1-292-17860-8 https://opac.biblio.polimi.it/SebinaOpac/resource/mechanical-vibrations/PMI1256958?locale=eng
Federico Cheli Giorgio Diana, Advanced Dynamics of Mechanical Systems https://link.springer.com/book/10.1007%2F978-3-319-18200-1
Note: ebook available for free
MATLAB Academy https://matlabacademy.mathworks.com/
Note: follow at least these tutorials: MATLAB Onramp; Introduction to Linear Algebra with MATLAB; Solving Ordinary Differential Equations with MATLAB.

The main objective of the course is to bridge the gap between the theory of structures and their actual behaviour, as revealed through experimental investigation. This objective is pursued by addressing a variety of topics, each of which introduces students to a different—and often unexpected—engineering perspective:
understanding the working principles of sensors, highlighting the interaction between mechanical and electrical engineering;
sensing, acquiring and processing experimental data, providing an introduction to coding and the world of makers and digital fabrication;
drawing on practical experience in material and structural testing to encourage a critical interpretation of technical standards and recommendations;
interpreting experimental results through analytical and numerical models, thereby reducing the gap between theoretical predictions and the behaviour of real structures.
Overall, the course offers a multidisciplinary journey through several fields of engineering, all viewed from the common perspective of experimental structural engineering.
The course is strongly based on a learn-by-doing philosophy. This approach is supported by the experimental kit provided to each student, a series of hands-on assignments, and visits to research laboratories, allowing students to gain direct experience with the techniques and concepts discussed during the lectures.

Upon successful completion of the course, students will be able to:
Knowledge and understanding

• Explain the working principles of the main sensors and measurement systems used in material and structural testing and monitoring.
• Describe the role of experimental investigation in structural engineering and discuss the scope and limitations of the principal testing techniques and relevant technical standards.
• Recognise the capabilities of analytical and numerical models, together with their limitations in representing the behaviour of real structures.
  Applying knowledge and understanding
• Design and implement simple customised measurement systems by integrating sensors, data acquisition hardware and software tools.
• Plan and conduct basic experimental investigations on materials and structures, including data acquisition, processing and interpretation.
• Apply technical recommendations and design codes related to material qualification, quality control and structural load testing.
  Making judgements
• Critically assess the reliability and limitations of experimental measurements and identify the main sources of uncertainty.
• Compare experimental evidence with theoretical and numerical predictions, evaluating the consistency between models and observed structural behaviour.
  Communication
• Report experimental procedures, measurement results and engineering conclusions using appropriate technical terminology.
• Discuss experimental findings critically within multidisciplinary engineering contexts.
  Learning skills
• Develop the ability to independently design simple experimental solutions by exploiting commercially available sensors and open-source hardware and software.
• Appreciate the potential of the maker movement and digital fabrication as tools for rapid prototyping and innovation in experimental structural engineering.
• Develop an experimental mindset, combining theoretical knowledge with practical observation to address engineering problems through a learn-by-doing approach.

• The measuring chain and its performance
• Measuring systems for strain, force, displacement, temperature
• Microcontrollers for data acquisition, structural monitoring, digital craft
• Principles, tips, and tricks in material testing.
• Structural load testing: potential, limits, traps
• Technical recommendations and design codes related to testing of materials and structures
• Introductory overview on Non-Destructive tools for assessment of civil structures
  Each subject is discussed by stressing field experience and practical implementation of concepts

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, individuale, con revisioni periodiche, senza presentazione/discussione finale
The course is delivered through lectures supported by an extensive collection of slides, books, technical manuals, and scientific papers. These materials provide the theoretical background required for the practical implementation of the concepts covered in the course through a series of homework assignments.
The key concepts introduced in each module are summarised at the end of the corresponding lectures and constitute the basis of the written examination, which consists of multiple-choice questions.
The assessment also includes the following three homework assignments:

• Mechanical and electrical analysis of a load cell.
• Experimental activities carried out independently using the experimental kit provided to each pair of students.
• Interpretation of the results of a load test performed on a reinforced concrete bridge deck.
  The written examination may be taken during any of the scheduled examination sessions. The homework assignments can be completed at the students' convenience throughout the semester; once submitted and evaluated, their grades remain valid and contribute to the final assessment.

The course aims at describing the mechanical behaviour of the different classes of materials and at illustrating the inelastic constitutive models, with focus on plasticity, damage, viscoelasticity and viscoplasticity. Specific lectures will be focused on the the fiber-reinforced composite materials, on the structural glass and on the laminated timber. These lessons will be given in the form of collaborative classes, together with Sorbonne Université, Paris.

After attending the course and after the final examination, the student will:
know the basic microscopic mechanisms responsible for the ductile, brittle and viscous behaviors shown at the meso-scale by the different classes of materials;
know and understand the fields of application of the plasticity theory, of the damage mechanics, of viscoelasticity and viscoplasticity;
know the current research trends in materials design with focus on fiber-reinforced materials, structural glass and structural timber;
be able to apply the above knowledge to a critical choice of the constitutive laws to be used in numerical analyses beyond the linear elastic limit and to a proper identification of materials parameters;
be able to describe and discuss the above topics with a clear and accurate language
These learning outcomes are expected to provide the student basic knowledge tools necessary for performing future activities aimed at the nonlinear analyses of structures, up to failure.

Introduction to the mechanics of materials. Class of materials, elastic and inelastic behavior.
Constitutive models and applications. Isotropic and anisotropic elasticity. Visco-elasticity with application to concrete and polymers. Elastoplasticity: micromechanical aspects and phenomenological models, application to metals. Drucker’s stability postulate. Viscoplasticity. Damage mechanics, application to concrete, ceramics and metals.
Statistical theory of the strength of materials.
Criteria for the optimal choice of materials. Material indexes.
Composites materials. Elastic and inelastic behavior of fiber-reinforced materials, theory of laminates.
Structural glued laminated timber (glulam) and structural glass. Mechanical properties and structural applications. (This topic is not treated in the 5CFU version of the course)
Introduction to metamaterials.
Introduction to the use of inelastic models in finite elements analyses.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
Grading will be based on a written test with three open questions concerning the basic contents of the course.
The student must be able to clearly describe the inelastic behaviour of materials and to critically discuss the different constitutive models, with the related hypotheses, the critical points, the physical meaning and the mathematical formulation. The student should also be able to support the discussion with significant examples, showing the field of application of the models.
The outcomes of the written test will possibly be followed by an oral discussion. The oral discussion can be asked for by the professor or by the student.

J. Lemaitre, J.-L. Chaboche, Mechanics of solid materials, Editore: Cambridge Univ. Press, Anno edizione: 1990
T.H. Courtney, Mechanical behaviour of materials., Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 2000
M. Jirasek, Z.P. Bazant, Inelastic analysis of structures, Editore: Wiley,, Anno edizione: 2002
C.T. Herakovich, Mechanics of fibrous composites, Editore: John Wiley & Sons, Anno edizione: 1998
P.Davoli, A. Bernasconi, M. Filippini, S. Foletti, Comportamento meccanico dei materiali., Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 2005
L. Corradi Dell'Acqua, Meccanica delle strutture - Vol 1, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 2010
U. Perego, A.Taliercio, Fundamentals of Structural Mechanics, Editore: Esculapio

Scopo del corso è mettere gli studenti in grado di formulare in termini matematici (e quindi ripetibili, comunicabili, modificabili) problematiche dell'ambiente e del territorio che richiedano interventi da parte di un ingegnere.
I modelli che gli studenti devono imparare a utilizzare sono di due grandi tipologie:

• descrittivi: in cui l'intervento è spesso rappresentato da uno o più parametri e il modello è descritto da equazioni algebriche ricorsive o differenziali.
• decisionali: in cui l'intervento è rappresentato da un insieme di variabili che compaiono esplicitamente nel modello e sono ottimizzate da una procedura di calcolo automatica, in base ad uno o più obiettivi.

L'insegnamento intende sviluppare negli studenti:

• conoscenze e capacità di comprensione che consentono di elaborare e/o applicare modelli descrittivi e decisionali con idee originali nel contesto dei problemi ambientali e territoriali (Descrittore di Dublino #1: Conoscenza e capacità di comprensione -knowledge and understanding);
• la capacità di applicare le loro conoscenze nel risolvere problemi anche diversi da quelli presentati nel corso, specialmente tenendo conto del contesto generale, al di là dei limiti del proprio settore di studio (Descrittore di Dublino #2: Conoscenza e capacità di comprensione applicate - applying knowledge and understanding);
• la capacità di integrare ed estendere le conoscenze acquisite e gestire la complessità dei reali problemi ambientali e territoriali, nonché di formulare giudizi sulla base di informazioni limitate o incerte, come sono tipicamente quelle ambientali, includendo una riflessione sulle responsabilità sociali ed etiche che qualunque intervento in campo ambientale comporta (Descrittore di Dublino #3: Autonomia di giudizio - making judgements).

1. Introduzione al corso e sviluppo di sistemi di supporto alle decisioni: Si mostrano alcuni esempi di problemi reali che sono poi approfonditi nei vari capitoli del corso, applicandoli a contesti diversi.
2. Modelli dinamici (continui e discreti nel tempo) per simulare e prevedere grandezze ambientali: Si riprendono brevemente le definizioni di equilibrio e stabilità di questi sistemi. Si analizzano i più comuni algoritmi per la simulazione e come si procede per adattare i modelli ai dati effettivamente misurati (taratura).
3. Sistemi dinamici lineari: Si valuta il loro comportamento in risposta a ingressi approssimabili con un impulso e ad ingressi periodici, nonché la possibilità di descriverli nella forma ARMA. Si illustrano poi altre proprietà strutturali dei modelli lineari (raggiungibilità) per capire come possano essere progettati dei sistemi di gestione.
4. Sistemi dinamici non lineari: Si studiano i possibili comportamenti di sistemi non lineari in presenza di variazioni parametriche, accennando alla teoria delle catastrofi. Si mostrano, via simulazione, esempi di comportamenti caotici e di strani attrattori.
5. Modelli decisionali: Sono descritti i principali tipi di modelli decisionali, con particolare attenzione alla loro struttura in termini di variabili di decisione, obiettivi e vincoli. Si esemplificano algoritmi di soluzione di tipo generale e strutture specifiche del problema (ambiente incerto, molti obiettivi, molti decisori).
6. Programmazione lineare: Si mostra come formulare problemi di programmazione lineare, quali siano le loro caratteristiche (variabili di slack, prezzi ombra) e come possono essere risolti col metodo del simplesso.
7. Problemi su rete: Vengono introdotti alcuni algoritmi utili per la soluzione di problemi di ottimizzazione su reti (idriche, di traffico,…). In particolare, si mostra come risolvere problemi di cammino minimo, PERT, albero minimo, massimo flusso e di assegnamento.
8. Modelli di gestione: Si mostra come i problemi di gestione di sistemi ambientali possano essere formulati come problemi di ottimizzazione del comportamento di un sistema dinamico. Si illustra una metodologia di soluzione basata sull'introduzione di una formula analitica per la politica di gestione e su simulazioni ripetute per l'ottimizzazione dei relativi parametri.
Esercitazioni e laboratorio informatico
Le esercitazioni prevedono lo studio e la soluzione di semplici esempi numerici, mentre nel laboratorio informatico viene mostrato come ottenere la soluzione di casi realistici, implementando gli algoritmi illustrati nel corso tramite un normale foglio di calcolo.

Prova scritta obbligatoria, con prove in itinere
Altro
Il corso prevede due prove scritte in itinere, costituite dalla risoluzione di esercizi numerici, che richiedono la formulazione e la soluzione di modelli, e dalla risposta a brevi domande aperte e chiuse. Il voto finale è la media di quelli ottenuti nelle due prove.
Per il corso da 8 CFU è richiesta anche l'impostazione di un problema su un foglio di calcolo.
L'esame può essere superato nei normali appelli con prove dello stesso tipo, anche svolgendo le due parti in tempi diversi e può essere ripetuto per migliorare il voto. Solo la valutazione dell'ultima prova è utilizzata per la media finale.
Una parte del corso, pari a 1 CFU, sarà svolta attraverso un laboratorio interdisciplinare, con il corso di Ecologia, in cui gli studenti, lavorando in gruppi, dovranno analizzare i dati reali della popolazione mondiale e formulare mediante un modello della dinamica della popolazione delle previsioni per gli anni 2050 e 2100. Il lavoro prevede la consegna di un semplice elaborato (3 slide e il foglio Excel dei calcoli) e un punteggio massimo di 2 punti.

Dispense del corso home.deib.polimi.it/guariso
Note: Sono disponibili sullo stesso sito anche i video delle lezioni, esercizi risolti, studi di caso, programmi di calcolo e temi d'esame.
G. Guariso, E. Weber, Modellistica e simulazione. Esercizi svolti e laboratorio in Excel., Editore: Soc. Editrice Esculapio, Bologna, Anno edizione: 2015, ISBN: 978-88-7488-941-9 http://www.editrice-esculapio.com/guariso-weber-modellistica-e-simulazione
D. G. Luenberger, Introduction to Dynamical Systems, Editore: John Wiley, Anno edizione: 1979, ISBN: 0-471-02594-1
Note: Disponibile in biblioteca
Astrom, Murray, Feedback Systems, Editore: Princeton Univ. Press, Anno edizione: 2008, ISBN: 978-0-691-13576-2 home.deib.polimi.it/guariso
Note: Testo disponibile gratuitamente in rete che copre bene una parte del corso, pur mancando di esempi tipicamente ambientali.

Non-Destructive Testing provides the theoretical and practical knowledge required for the design, execution, and interpretation of surveys applied to buildings, infrastructures, foundations and the first thirty meters of the subsurface.
The course introduces the physical principles underlying the main investigation techniques and examines their capabilities, application limits and the reliability of the results. Through exercises based on case studies and field measurement campaigns, students develop the ability to select the most suitable investigation methods according to the survey objectives, site characteristics, and operational constraints.
Special attention is given to the design of experimental measurements, the critical assessment of data quality and the interpretation of investigation results.

At the end of the course, students will be able to:
Select the most appropriate non-destructive testing methods according to the investigation objectives, the characteristics of the structure, the site conditions and the operational constraints.
Design a non-destructive testing campaign by defining the required equipment, survey procedures, acquisition configuration and measurement parameters.
Critically interpret the results of investigations and assess their reliability with respect to the properties of the investigated materials and the measurement conditions.
Communicate in a clear and rigorous manner the methodological choices made, the results obtained,and their implications for civil engineering applications.

Non-Destructive Testing (NDT) is an important tool for the assessment and diagnosis of buildings, infrastructures, foundations and the subsurface. The course provides the theoretical and practical foundations needed to understand the operating principles of the main non-destructive investigation techniques and to apply them to the characterization of structures and environments relevant to civil engineering. Particular attention is given to the selection of the most appropriate investigation method according to the survey objectives, site conditions and the required reliability of the information.
The course introduces the physical principles governing the propagation of elastic waves, electric fields and electromagnetic waves in construction materials and in the subsurface, highlighting the relationships between the physical properties of the investigated media and the measured response. Students learn the criteria for planning an investigation campaign, selecting suitable equipment, defining acquisition parameters and assessing the quality of the collected data.
Within the field of seismic methods, the course covers the elastic properties of materials, the propagation of body and surface waves, different types of sources (impact and vibration sources), receivers (geophones, accelerometers and hydrophones), acquisition geometries and the principles of seismic refraction, reflection, MASW and Impact-Echo techniques.
For geoelectrical and electromagnetic methods, the course examines the electrical properties of materials and the measurement principles of self-potential, electrical resistivity and induced polarization techniques.
The module dedicated to Ground Penetrating Radar (GPR) covers the principles of electromagnetic wave propagation, signal reflection and attenuation phenomena, the selection of operating frequencies, antenna characteristics, single-antenna and array systems and the main radar data acquisition and processing procedures.
Tomographic techniques are also introduced, with particular focus on seismic, sonic, ultrasonic and radar tomography, including data acquisition principles and image reconstruction procedures.
The course includes references to technical standards and methodological guidelines governing the correct application of non-destructive testing in civil engineering.
Applications of non-destructive testing are presented and discussed through case studies involving: buildings, cultural heritage, bridges, tunnels, dams, foundations, quarries, utility networks, archaeological remains and subsurface. Field activities are carried out using modern instrumentation on buildings and open areas within the Leonardo Campus, also in collaboration with companies operating in the diagnostics and testing sector.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Assessment is based on a written examination consisting of open-ended questions, designed to evaluate:
The accuracy and completeness of the student's theoretical knowledge.
The ability to select the most appropriate investigation technique according to the objectives of the survey.
The ability to design a testing campaign that is consistent with the assigned engineering problem.
The ability to critically interpret the expected results and assess their reliability.
The appropriate use of technical terminology and the clarity of written communication.
Students will be guided in the use of artificial intelligence tools to support their exam preparation. In particular, these tools may be used to simulate examination questions and practice answering them under conditions similar to those of the final assessment.

John M. Reynolds, An Introduction to Applied and Environmental Geophysics
Handouts of lecture slides https://webeep.polimi.it/
Lecture videos https://webeep.polimi.it/

The course introduces fundamental concepts of numerical analysis, focusing on scientific computing, numerical simulation, and numerical methods for solving partial differential equations, particularly through the Finite Element method. It covers both theoretical and practical aspects, aiming to equip students with the skills necessary to numerically solve various mathematical problems relevant to Civil Engineering. The objectives of the course include developing competencies in the following key topics: numerical linear algebra, numerical solution of nonlinear equations, approximations of functions and data, numerical differentiation and integration, numerical solution of ordinary differential equations and partial differential equations in 1D, particularly using the Finite Element method.
The course features hands-on computer lab sessions where students will extensively use MATLAB, a multi-paradigm programming language and numerical computing environment developed by MathWorks, to solve mathematical problems and perform simulations. Students are required to install and use the software on their own laptops.

The expected learning outcomes (according to the Dublin descriptors) are in the following.
Knowledge and understading:

• develop knowledge and understanding of the numerical methods for the approximation of different mathematical problems.
  Applying knowledge and understading:
• apply the numerical methods to the solution of mathematical problems;
• implement numerical algorithms;
• effectively use the software library MATLAB to implement the algorithms, solve the numerical problems, and perform numerical simulations.
  Making judgement:
• choose the most appropriate numerical algorithm to solve a mathematical problem based on theoretical properties and computational aspects;
• critically interpret the numerical results based on the properties of the mathematical problem and of the numerical method.
  Communication skills:
• present a project.
  Ability to learn:
• elaborate on the material provided during lectures and laboratory sessions to choose the most appropriate numerical algorithms and solvers;
• develop projects on numerical problem s that are relevant in Civil Engineering.
  Students are expected to develop a deep understanding of the methods and problems discussed, going beyond theoretical results and standard exercises, and applying their knowledge effectively. They should critically assess different situations, make informed decisions, and justify their reasoning. Accuracy in calculations and a well-structured presentation of the theory are also required.

1 – Introduction to Numerical Analysis, Scientific Computing, and basics of MATLAB programming. Floating-point arithmetic; the physical, mathematical and numerical problems, stability and accuracy, sources of errors in the computational process; algorithms and computational costs. MATLAB programming: variables, vectors and matrices assignment and operations; basics of programming; plots; function handling; file reading and writing; good programming practices.
2 – Numerical solution of linear systems. Direct methods: LU factorization of a matrix; Gaussian elimination; forward and backward substitution methods; pivoting; Cholesky factorization; stability of the numerical solution and the matrix’s condition number; accuracy of a linear system solution on a computer. Iterative methods: construction of a general iterative method; preconditioned methods, Jacobi and Gauss-Seidel methods; Richardson method; gradient methods; stopping criteria.
3 – Approximation of zeros of nonlinear equations and systems. Newton's methods; fixed-point iteration method; zeros and fixed points; convergence properties of methods; stopping criteria and their properties; Newton’s methods and fixed-point iterations for systems of nonlinear equations.
4 – Approximation of function s and data. Polynomial interpolation (Lagrange form), approximation error, interpolation on equally-spaced and Chebyshev nodes, Runge phenomenon. Composite polynomial interpolation, accuracy. Data approximation in the least squares sense.
5 – Numerical differentiation and integration. Finite differences (forward, backward, and central) for the approximation of the first and second derivatives of a function. Approximation of definite integrals using numerical quadrature formulas; degree of accuracy and order of convergence; rectangle, trapezoid, and Simpson quadrature formulas, in both simple and composite forms; Gaussian quadrature formulas.
6 – Approximation of Ordinary Differential Equations. Numerical approximation of the Cauchy problem for first-order equations using Forward and Backward Euler, Crank-Nicolson, Heun's methods; explicit and implicit schemes; accuracy and convergence; absolute stability conditional and unconditional; Runge-Kutta and multistep methods. First-order differential equation systems, the theta-method; accuracy, absolute stability. Approximation of second-order differential equations, Leap-Frog and Newmark methods.
7 – Approximation of boundary value problems and Partial Differential Equations. Partial differential equations: classification (elliptic, parabolic, hyperbolic), mathematical formulation, boundary and initial conditions, meaningful examples in 1D: elastic string, advection-diffusion-reaction problem, heat equation, and wave equation. Weak formulation of boundary value problems, Galerkin method; the Finite Element method in 1D, stability and accuracy (convergence properties), discrete formulation of the method and implementation aspects, role of numerical integration, treatment of boundary conditions, implementation and numerical simulation in MATLAB; application to the elastic string and advection-diffusion-reaction problems; mention to the Finite Element method in 2D/3D; numerical solution of nonlinear elliptic problems by means of the Finite Element and Newton methods. Numerical approximation of the heat equation in 1D, discretization in time and space using the Finite Element method, accuracy properties and convergence, absolute stability. Numerical approximation of the wave equation in 1D, discretization in time and space using the Finite Element method, accuracy properties and convergence, numerical dissipation and dispersion, absolute stability.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale facoltativa (a scelta dello studente)
Progetto/i - Elaborato/i facoltativo (a scelta dello studente), individuale, con revisioni periodiche, senza presentazione/discussione finale
The exam consists of project evaluations, a written test, and an optional oral examination, with the final grade based on the combined results.
Project assignments. Evaluation of 3 optional project assignments during the semester. Projects will be assigned with mandatory deadlines set by the lecturer along the semester. The maximum score for the projects is 8/30.
Written Test. A mandatory written test will be held during one of the 5 exam sessions scheduled by the School of Civil and Environmental Engineering. The test includes theoretical and practical exercises covering all topics from the lectures and lab sessions. The use of the computer and MATLAB is required for the test. Students must answer theoretical questions, formulate and solve mathematical and numerical problems, implement algorithms, use MATLAB functions, and critically interpret the results based on the theoretical properties of the numerical methods. The test is open book. The written test yields a maximum score of 24/30; a minimum score of 15/30 is required to pass the written test.
Oral Exam. It is optional and it covers all the topics of the course. It is available only if the written test is passed with a minimum score of 15/30.
The exam is passed only if the combined score from the project evaluations, the written test, and optional oral exam is 18/30 or higher, with a minimum of 15/30 on the written test.

A. Quarteroni, F. Saleri, P. Gervasio, Scientific Computing with MATLAB and Octave, Editore: Springer, Anno edizione: 2014, ISBN: 978-3-642-45367-0
Note: In English
A. Quarteroni, Numerical Models for Differential Problems, Editore: Springer, Anno edizione: 2017
Note: In English

Al termine del corso l'allievo sarà in grado di affrontare, con opportuno grado di approfondimento, le principali tematiche inerenti la progettazione infrastrutture stradali, sia dal punto di vista metodologico sia normativo, avendo inoltre sviluppato competenze in settori "affini" alla progettazione stradale; ciò al fine di poter gestire in modo opportuno il progetto di una infrastruttura stradale, anche mediante coordinamento con altri professionisti che, data la complessità dell'opera, sono chiamati ad operare, con particoare riferimento alle smart roads ai nuovi sistemi si interazione uomo-veicolo-strada. Per quanto riguarda la progettazione geometrica delle strade e delle intersezioni, all'interno del corso, in particolare nella parte di laboratorio/esercitazione, viene sviluppata, con grado di dettaglio tipico del progetto definitivo/esecutivo, la progettazione completa di una strada inserita nel territorio italiano. A tal fine, il progetto è redatto da gruppi di 8-10 allievi, in modo da sviluppare in ognuno la capacità di lavorare in team.

I risultati di apprendimento attesi sono:

• conoscenza e comprensione delle principali tematiche relative alla geometria stradale in ambito extraurbano ed urbano e relative intersezioni, nonché agli altri elementi connessi alla progettazione stradale (idraulica stradale, elementi di ritenuta, barriere fonoassorbenti, elementi paramassi, illuminazione, smart-roads, interazione uomo-veicolo-strada);
• capacità di applicare le conoscenze acquisite in applicazioni reali, a tal fine è prevista la redazione di un progetto di un tratto di strada e relative intersezioni, da sviluppare in gruppo dagli allievi;
• autonomia di giudizio rispetto alle problematiche connesse all'inserimento di un tracciato stradale all'interno di un territorio, anche mediante l'individuazione della soluzione ottimale tra alternativie di tracciato, sulla base dei vincoli posti dal territorio e dalla sua antropizzazione.

Il corso si articola su 8 macro-argomenti che possono essere sintetizzati come di seguito.
1) Il progetto delle infrastrutture stradali: analisi delle tecniche e metodologie di approccio; condizionamenti geometrico-funzionali, paesistico-ambientali e strutturali nella definizione dei tracciati; i gradi di progettazione; gli elementi geometrici nella progettazione e loro armonizzazione; le verifiche di tracciato; la valutazione delle alternative di tracciato, l'interazione uomo-veicolo-strada.
2) Progetto dei nodi interni delle reti stradali: tipologie di intersezioni a raso lineari e a rotatoria. Intersezioni a più livelli. Svincoli complessi. Analisi critica dei principali schemi funzionali di incrocio.
3) Progetto della viabilità urbana: dimensionamento geometrico degli spazi stradali anche in relazione alle utenze deboli. Sistemazioni per la sosta veicolare. Inserimento nella piattaforma stradale delle corsie riservate ai mezzi pubblici, dei marciapiedi e delle piste ciclabili. Necessità dimensionali agli incroci e nelle aree di manovra. Pavimentazioni stradali urbane. Dimensionamento strutturale degli spazi stradali. Tipologie di parcheggio a raso e multipiano. Interventi strutturali per la moderazione delle velocità nella viabilità locale e nelle aree residenziali.
4) Barriere di sicurezza e fonoassorbenti: metodi e criteri di scelta, progetto e verifica. Soluzioni tipologiche e ambiti operativi. Normativa europea.
5) Segnaletica stradale: segnaletica orizzontale e verticale. Riferimenti normativi, metodi di progetto e sistemi di verifica, materiali. Riferimenti normativi.
6) Opere di contenimento delle terre: muri di contenimento di tipo tradizionale e speciali. Elementi di ritenuta paramassi. Criteri di scelta, metodi di pre-dimensionamento. Soluzioni tipologiche.
7) Idraulica stradale: progetto delle opere d'arte minori e delle opere per il drenaggio superficiale delle acque: ponticelli, tombini, fossi di guardia, cunette, ecc.
8) Impianti per l'illuminazione delle strade e delle gallerie: apparecchi illuminanti e sorgenti luminose. Principi di manutenzione degli impianti stradali e loro dimensionamento.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, senza presentazione/discussione finale
L'esame finale è costituito da una prova orale. La votazione finale è data da quella ottenuta nel corso della prova orale individuale e dal voto al progetto sviluppato in gruppo.
L'esame è finalizzato a verificare i risultati di apprendimento attesi:

• conoscenza e comprensione delle principali tematiche relative alla geometria stradale in ambito extraurbano ed urbano e relative intersezioni, nonché agli altri elementi connessi alla progettazione stradale (idraulica stradale, elementi di ritenuta, barriere fonoassorbenti, elementi paramassi, illuminazione);
• capacità di applicare le conoscenze acquisite in applicazioni reali, a tal fine è prevista la redazione di un progetto di un tratto di strada e relative intersezioni, da sviluppare in gruppo dagli allievi
• autonomia di giudizio rispetto alle problematiche connesse all'inserimento di un tracciato stradale all'interno di un territorio, anche mediante l'individuazione della soluzione ottimale tra alternativie di tracciato, sulla base dei vincoli posti dal territorio stesso.

I contenuti del corso sono resi disponibili dal docente sotto forma di appunti, da scaricare gratuitamente via web.

1) Definizione di rischio idrologico-idraulico: a. percezione, previsione, prevenzione e preannuncio del rischio idrologico-idraulico; b. identificazione del rischio idrologico-idraulico; c. pericolosità, esposizione, vulnerabilità; 2) Valutazione delle piene: a. metodi probabilistici di valutazione del rischio e dell'affidabilità; b. metodo della portata indice; c. stima regionalizzata della curva di crescita; 3) La normativa vigente in materia di protezione idraulica: a. La normativa nazionale; b. La normativa europea; c. La normativa regionale; 4) Mappatura delle aree di esondazione: a. Metodi speditivi (topografici, topologici, volumetrici); b. Metodi per aree fortemente urbanizzate; 5) Interventi strutturali per la mitigazione del rischio: a. Casse di espansione in linea ed in derivazione; b. Argini; c. Diversivi e scolmatori; 6) Interventi non strutturali per la mitigazione del rischio; a. Sistemi di allerta basati su soglie pluviometriche; b. Sistemi di previsione di piena con modelli idrologici afflussi-deflussi

The objectives of the course consist in giving to the students the appropriate capability of solving problems regarding the analysis, design and evaluation of structural safety of structures and structural elements in reinforced and prestressed concrete. The main aspect of the course regards the formulation of the techniques and the procedures necessary for the study of reinforced and prestressed concrete structures. Further main aspects concern the discussion of the results derived from the application of the theoretical bases and their compatibility with the prescriptions given by the Codes. Each argument of the course is discussed theoretically at first and then illustrated by specific applications following an organised process, where practical examples and interesting case studies are carried out.

The lectures and the practical applications developed in the classroom will allow the students to:

• Deepen and learn in a critical manner the objectives, the hypotheses and the prerequisites governing the design, analysis and evaluations of structural safety for reinforced and prestressed concrete structures;
• Comprehend and grasp the basis of conceptual design and of the numerical procedures necessary for its definition and optimisation;
• Assimilate the fundamental characteristics governing the evaluation of the structural safety within a synergic scenario including the primary design and analysis concepts;
• Manage in a wisely and skilled way the main analysis, design and structural safety techniques.

• Introduction to the design of reinforced concrete structures.
• Semi probabilistic approach for performance based design.
• Material properties and constitutive laws.
• Introduction to the sectional analysis of R.C. elements.
• Ultimate limit states: bending
• Ultimate limit states: bending with axial load
• Second order effects, instability: theoretical approach and code enforced procedures.
• Ultimate limit states: shear and torsion.
• Serviceability limit states: limitation of stresses.
• Serviceability limit states: cracking.
• Serviceability limit states: long-term behaviour of concrete (creep, shrinkage).
• Prestressed R.C. elements: theory and design.
  The basic concepts will be explained and discussed from a theoretical point of view during ex-cathedra classes and subsequently applied to practical design case studies.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
A written exam at the end of the course. The exam test will include N.3 exercises concerning the arguments discussed in the course. The exam test will be evaluated taking into account the theoretical procedure followed by the student in order to solve the various problems and the level of accuracy of the obtained results. In order to achieve a sufficient mark, the student has to solve all the exercises. The complete lack of the solution of 1 exercise will cause the failure of the exam.

Eurocode 2 Design of Concrete Structures - Part 1-1 - General Rules and rules for Building
Progettazione di strutture in calcestruzzo armato - Guida all'uso dell'Eurocodice 2 con riferimento alle Norme Tecniche D.M. 14.1.2008, Editore: Edizione Publicemento - Roma
Note: Promosso da AITEC-ASSOBETON-ATECAP
ANGOTTI FRANCO; GUIGLIA MATTEO; MARRO PIERO; ORLANDO MAURIZIO, Reinforced Concrete with Worked Examples, Editore: Springer, Anno edizione: 2022

The aim of the course is to help students to organize a technical report (particular attention will be addressed to the master thesis manuscript) and to provide the essentials for an effective written and oral communication of technical and scientific contents.

After attending the course, developing the assignments, taking part to all the in-class individual and group activities, the student will be able to:
use the principal available scientific databases and understand the potentialities of the selective search;
build the bibliography of his/her master thesis;
use the principal available tools to visualize, write and present technical results;
apply the above knowledge to the specific subject (for instance the one of his/her master thesis);
deliver technical and scientific presentations in a clear and effective way;
write his/her curriculum.
These learning outcomes are expected to provide the student basic knowledge tools necessary for performing future technical and scientific activities.

Programme:
How to find technical information: the principal available scientific databases, the keywords selection,…
How to build and write a bibliography
How to write a scientific report: table of contents, structure,…
How to write a scientific report: tools (latex)
How to visualize the results: tables and figures
How to present the work in an effective way: structure of a presentation, preparing and writing slides
How to write the Curriculum Vitae.

Altro
During the course, several mandatory assignments will be given to the students. Results will be presented by small groups of students and critically analyzed and discussed during lesson time.
To have credits for this course, the correct performance of the assignments and the attendance are mandatory.
There is no specific final test or grade for this course: the achievement of the expected learning outcomes will be evaluated during the final discussion of the master thesis and will influence the final grade of the MS diploma.

A selection of papers and texts will be provided during the Course

The course aims at giving the tools to address the issues of contaminated sites, with particular reference to chemical pollution in soil, subsoil, and groundwater. The main goal is to enable students to approach properly site characterization, to evaluate and design proper management and intervention strategies according to the site-specific conditions, and to design remediation actions for reclamation.

Lectures, exercises and Wooclap sessions (performed working in pairs of students or in a team), seminars and technical visits will allow students to:
Get the fundamentals about pollutant behavior in soil, subsoil, and groundwater, and make previsions about that by using simplified mathematical models (Dublin Descriptor DD: 1 and 2);
Perform human health and environmental risk assessment to estimate the risk due to pollutants in soil, subsoil, and groundwater, and to calculate the acceptable remediation target limits according to the site-specific conditions (DD 2);
Know principles, terminology, and the designing approach for the remediation technologies dealt with in the course (DD 1 and 2);
Select and design at a preliminary level the proper remediation approach at a site, based on the pollutants present and their location, site geology and hydrogeology, the expected risks, the site-specific constraints in terms of logistic, remediation duration and costs (DD 2 and 3);
Process data from lab tests or pilot scale tests to get the parameter values necessary to design the remediation actions at a contaminated site (DD 2 and 3).

The topics covered in the course include the behavior of chemicals in soil and groundwater, site characterization, risk assessment and remediation techniques. In detail, the following topics are dealt with:
1. Soil phases: definitions and relationships among properties
2. General equations and simplified models to describe water flow in the unsaturated and the saturated soil zone
3. General equations and simplified models to describe air flow in the unsaturated soil zone
4. Pollutants of concern: physical and chemical properties, and resulting behavior in soil, subsoil and groundwater
5. General equations and simplified models to describe the fate and transport of pollutants dissolved in the soil water and as a vapor in the soil gas
6. Italian regulation
7. Characterization and monitoring of soil, subsoil, groundwater and soil gas: approaches, tools, procedures
8. Chemical analyses of soil, groundwater and gaseous samples
9. Site-specific risk assessment
10. Remediation technologies: basic concepts and selection criteria
11. Chemical-physical remediation technologies for soils (solidification/stabilization, soil washing, soil vapor extraction)
12. Bioremediation of unsaturated soils (biopile, bioventing)
13. In situ thermal remediation of unsaturated soils and groundwater (thermal conductive heating)
14. Chemical-physical remediation technologies for groundwater (air sparging, permeable reactive barriers, in situ chemical oxidation)
15. Bioremediation of groundwater (biosparging, biobarriers, aerobic or anaerobic enhanced bioremediation)
16. Light non-aqueous phase liquid (interaction with soil, recovery)
At the end of the course, seminars and technical visits will provide students with the opportunity to observe the practical application of the topics covered during the course.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale obbligatoria
The first part of the exam consists of a written screening test (multiple choice answers) about theoretical and numerical questions.
Students passing this first test (minimum required grade: 8 out of 10) are then allowed to perform the oral part of the exam, which covers both the theoretical and the numerical topics of the course. During the colloquium, the following evaluation criteria are used: 1) adherence of the answers to the questions; 2) correctness of the answers; 3) completeness of the answers; 4) language skills; 5) ability to link and elaborate the overall course contents.
The exam mark is based on the oral colloquium.
In case of failure at any exam session, the student is required to repeat the written screening test in the following sessions.

Environmental soil physics, ISBN: 0123485258
S. Saponaro, E. Sezenna, L. Bonomo Eds., Vapor emission to outdoor air and enclosed spaces for human health risk assessment:...., Editore: Nova Science Publishers Inc., Anno edizione: 2011
Superfunds https://www.epa.gov/superfund#docu

The goal of the course is to master the structural approaches for the design of steel and steel-concrete composte components and frames.
The first part of the course deals with the basic concepts of the theory of steel structures and provides practical guidelines for the design of steel structures in accordance with both European (EN 1993) and United States (ANSI/AISC 360) specifications.The second part of the course is adressed to steel-concrete composite components and frames, according to the European (EN 1994) specification.
During the course a case study related to an industrial building will be discussed in the classroom, focussing attention on the different design strategies that can be adopted to select the structural scheeme. Furthermore, students will develop, in the class-room and at home, the initial (pre-liminarly) design of an simple frame industrial building.

Lectures and practical applications will allow students to connect the basic concepts associated with the theory of structures, dealt with in previous courses, with the more specific ones associated with the structural design of steel and steel-concrete components and frames, which are discussed in the present course. In particular, on the basis of the course contents, students will be able to develop the overall design, selecting the most convenient structural typology and defining consequently members and components satifying the performance demands at serviceability as well as ultimate limited states.
More into details, lectures will provide to the students knowledge about the critical issues of steel and steel concrete components and frames. Furthermore, the adequate background of the design rules proposed by the most advanced provisions will force the students in the correct application of design codes.
As to the practical applications, the aim is to show to the students the use of the methods and the design codes in order to be familiar with problems frequently encountered in routine design.
It is expected that, on the basis of this course, students will be able to develop completely, and efficiently, the design of a steel framed system, eventually with steel-concrete composite components, such as beams, columns and slabs.

The steel material: introduction to the general aspects such as material properties and products, imperfections and tolerances, focusing the attention also on testing methods and approaches;
Structural safety and design approaches: fundamentals of steel design. The principles of structural safety are shortly discussed to introduce the different reliability levels of the design.
Frames and methods of analysis, including simplified methods.
Classification of cross-sections
Design of members (tension, compression, flexure, shear and their combination)
Thin walled member behavior
Bolted and welded connections
Most common types of joints
Built-up members
Steel-concrete composite members
Several design examples will be proposed during the course, directly chosen from real design situations.

Prova scritta facoltativa (a scelta dello studente), con prove in itinere
Prova orale facoltativa (a scelta dello studente)
Evaluation (exam) will be based on the all the topics discussed during the course and typically 6 questions are proposed. In case of a great number of students and a limited time available for the classroom assigned for exams, a written exam could be suggested. In any case, student can require an oral exam, according to his needs and the ones of the responsible of the course.

paper's copy of the slides discussed during the course
Bernuzzi C and Cordova C, Structural Steel Design to Eurocode 3 and AISC Specifications, Editore: Wiley, Anno edizione: 2014, ISBN: 1118631285
Bernuzzi C., PROGETTO E VERIFICA DELLE STRUTTURE IN ACCIAIO SECONDO LE NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI 2018 E L'EUROCODICE 3, Editore: Hoepli, Anno edizione: 2018
G. Ballio, F.M. Mazzolani, C. Bernuzzi, R. Landolfo, STRUTTURE DI ACCIAIO Teoria e progetto, Editore: Hoepli, Anno edizione: 2019, ISBN: 9788820391805

The course's aim is to provide advanced technical knowledge about engineering solutions for the design and management of sustainable water infrastructures in urban areas.
Typical current challenges in the management of dual drainage networks for flood protection against extreme rainfall events will be addressed, and appropriate engineering solutions will be developed, also considering climate change scenarios.
The design of efficient and sustainable water distribution networks, both for upgrading existing systems and for designing new ones.
During the course, real-world case studies will be examined, and alternative design solutions will be analysed to address:

• urban flood protection issues,
• and the design and assessment of water distribution networks.

Knowledge and understanding: acquired advanced technical knowledge about sustainable urban infrastructures. These skills allow the students to deal with the sustainable use and management of water resources, develop and apply strategies for the reduction of water-related risks in urban areas, and to design advanced urban water systems.
Applying knowledge and understanding: acquired capacity to apply the knowledge and understanding to identify risks and criticalities in the management of water in urban areas, to identify sustainable solutions to their reduction, to design water-sensitive cities and infrastructures, efficient and respectful of the environment.
Making judgments: acquired ability to integrate knowledge and manage complexity, as well as to formulate judgments, including reflections on the inter-disciplinary themes related to the identified solutions.
Communication skill: acquired ability to communicate reflections and design goals, as well as the knowledge and rationale underpinning these, to specialist and non-specialist audiences clearly and unambiguously.

Urban water systems, global changes and sustainability
The impact of climate change and urbanization on the water cycle and the environment
Strategies for the sustainable stormwater management
Infiltration ponds and trenches, raingardens, permeable pavements, green roofs
Water detention tanks and ponds
Stormwater quality controls, bio-retention areas and constructed urban wetlands
Dual drainage network for flood protection against extreme rainfall events
Structural measures for urban flood protection
Strategies for the sustainable water supply
Digital monitoring and control of water distribution systems
Water leaks and wastes in water supply systems
Conventional and non-conventional water resources
Rainwater harvesting and water reuse
Integrated water supply systems

Prova orale obbligatoria
The exam is an oral exam. The student will answer on the arguments discussed during the lessons and the laboratory. The results of the laboratory activities carried out during the course will be discussed. These results must be compiled into a single report, which must be submitted before the exam date.
The exam will verify the student capability in discussing the main concepts developed during the lessons and laboratory.

Grant G., The Water Sensitive City, Editore: Wiley, Anno edizione: 2016
OECD Studies on Water, Water and Cities: ensuring sustainable futures, Editore: OECD, Anno edizione: 2015
The UK Water Partnership, Future visions for Water and Cities, Anno edizione: 2015
MetroVancouver, Stormwater Source Control Design Guidelines, Anno edizione: 2012
Jha, Bloch, Lamond, Cities and Flooding, Editore: The World Bank, Anno edizione: 2012
Waite, Sustainable Water Resources in the Built Environment, Editore: IWA, Anno edizione: 2010
Hamilton & Charalambous, Leak Detection: Technology and Implementation, Editore: IWA, Anno edizione: 2020
WEB SITES https://watersensitivecities.org.au/

Al termine del corso l'allievo sarà in grado di affrontare, con opportuno grado di approfondimento, le principali tematiche inerenti alla progettazione delle pavimentazioni per infrastrutture di trasporto (con particolare riferimento agli aspetti di sostenibilità ambientale), sia dal punto di vista metodologico sia normativo, avendo inoltre sviluppato competenze sulla gestione e la manutenzione.

I risultati di apprendimento attesi sono:

• conoscenza e comprensione dei principali elementi di progettazione delle pavimenazioni per infrastrutture di trasporto, con particolare riferimento alle azioni di carico (sia viaggiante sia di origine termica) e ai materiali componenti le pavimentazioni (comprese metodologie e tecnologie di riciclaggio), nonché alle loro caratteristiche composizionali, volumetriche e meccaniche;
• capacità di applicare in forma ingegneristica le conoscenze acquisite, con particolare riferimento alla professione e alle figure del progettista, del direttore dei lavori, del gestore/manutentore di pavimentazioni per infrastrutture di trasporto;
• autonomia di giudizio nell'individuare e formulare adeguatamente soluzioni ingegneristiche relative alla progettazione, costruzione e gestione di pavimentazioni per infrastrutture di trasporto, anche e soprattutto in ottica di riciclaggio e sostenibilità ambientale.

Il corso si articola su 7 macro-argomenti che possono essere sintetizzati come di seguito.
Pavimentazioni per infrastrutture: definizioni e tipologie delle pavimentazioni per infrastrutture (strade e aeroporti); sollecitazioni nelle pavimentazioni: traffico, effetti climatici (temperatura, umidità, acqua, irraggiamento) e combinazione tra i due effetti.
Rilevati e sottofondi: materiali, metodi di prova, metodi di calcolo delle sollecitazioni, tecniche di stabilizzazione e riciclaggio, modalità costruttive.
Fondazioni e sotto-basi: materiali granulari e legati a cemento e/o bitume (emulsioni bituminose e bitume schiumato), metodi di prova, modalità costruttive, impiego di materiali di riciclo.
Conglomerati bituminosi: 4.1) aggregati naturali e di riciclo, filler: definizioni, metodi di prova e utilizzo nei conglomerati bituminosi con approccio Europeo e SHRP-SuperPave; 4.2) bitume: definizioni, reologia, prove reologiche, prove empiriche, metodi di classificazione Europeo e SHRP-SuperPave; 4.3) conglomerati bituminosi: definizioni, caratteristiche composizionali, modalità di compattazione, caratteristiche volumetriche, mix design con approccio Europeo e SHRP-SuperPave, caratterizzazione meccanica con metodi empirici e con prove simulative, impianti di produzione, metodi di posa e compattazione in sito.
Caratterizzazione funzionale delle pavimentazioni: definizioni, tessitura, interazione-pneumatico-pavimentazione, aderenza, rotolamento, rumore, prove di caratterizzazione, progetto funzionale.
Progetto strutturale delle pavimentazioni: metodi e criteri di dimensionamento, progetto e verifica di pavimentazioni rigide e flessibili.
Ciclo di vita delle pavimentazioni: analisi e catalogazione dei dissesti, indagini in sito, monitoraggio, curve di degrado, Pavement Management System.
Sono previste esercitazioni in aula con applicazione dei principali contenuti del corso, nonché esercitazioni pratiche in aula-laboratorio attrezzata e visita al Laboratorio Sperimentale Infrastrutture di Trasporto.

Prova orale obbligatoria
L'esame finale è costituito da una prova orale finalizzata a verificare i risultati di apprendimento attesi qui richiamati:

• conoscenza e comprensione dei principali elementi di progettazione delle pavimenazioni per infrastrutture di trasporto, con particolare riferimento alle azioni di carico (sia viaggiante sia di origine termica) e ai materiali componenti le pavimentazioni, nonché alle loro caratteristiche composizionali, volumetriche e meccaniche;
• capacità di applicare in forma ingegneristica le conoscenze acquisite, con particolare riferimento alla professione e alle figure del progettista, del direttore dei lavori, del gestore/manutentore di pavimentazioni per infrastrutture di trasporto;
• autonomia di giudizio nell'individuare e formulare adeguatamente soluzioni ingegneristiche relative alla progettazione, costruzione e gestione di pavimentazioni per infrastrutture di trasporto.

Bibliografia
Note: I contenuti del corso sono resi disponibili dal docente sotto forma di appunti, da scaricare gratuitamente via web.

Obiettivo generale 1: fornire ai neolaureati la preparazione necessaria per superare positivamente colloqui di assunzione presso:
aziende di trasporto (aziende di trasporto pubblico locale, aziende ferroviarie e automobilistiche, …),
studi professionali,
imprese di costruzione, fornitori di impianti di trasporto e di servizi,
istituzioni pubbliche (Regioni, Province, Comuni, Agenzie della mobilità,...),
istituti di ricerca,
nonché per l'ammissione a corsi di Dottorato e Master di secondo livello (il Master annuale in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari di Roma garantisce l'assunzione presso il gruppo Ferrovie dello Stato Italiane).
Obiettivo generale 2: offrire ai neolaureati l'opportunità di giovarsi di situazioni contingenti favorevoli, per esempio la continua e rilevante richiesta di ingegneri da parte di aziende di trasporto e mobilità di persone e merci. I numerosi e importanti investimenti programmati dal Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza offrono già finora e offriranno nei prossimi anni moltissime opportunità di impiego e di sviluppo professionale.
Obiettivo generale 3: perfezionare la competenza e la professionalità dei neolaureati nel settore "orizzontale" dell'Ingegneria di Sistema, fortemente richieste in ambito lavorativo e necessarie per affrontare la vasta e variegata problematica dell' Ingegneria delle Infrastrutture, della Mobilità e dei Trasporti.
Obiettivo specifico 1: fornire agli studenti l'attitudine alla progettazione di servizi di trasporto e mobilità di viaggiatori e di merci in ambito metropolitano, regionale, nazionale e internazionale, alla gestione delle attività tipiche dei responsabili della pianificazione dei trasporti e delle infrastrutture, della gestione dei veicoli e della circolazione, nonché alla programmazione del servizio e delle analisi finanziarie ed economiche.
Obiettivo specifico 2: integrare la trasversalità dell’approccio all’ Ingegneria dei Sistemi di Mobilità e di Trasporto e la capacità di analizzare in modo interdisciplinare i problemi concreti che l’ingegnere incontrerà nel suo percorso professionale.
Obiettivo specifico 3: migliorare la capacità di lavorare in gruppo e di comunicare verbalmente e testualmente i metodi e i ri-sultati del proprio lavoro.
Obiettivo specifico 4: acquisire le competenze utili per superare l'esame di Esercizio Ferroviario nel primo semestre del secondo anno della

Lo studente che ha superato l’esame conosce i seguenti elementi:
elementi generali: componenti ed elementi di un sistema di trasporto, competenze e attività dell’ Ingegneria dei Sistemi e dei Servizi di Mobilità;
meccanica della locomozione terrestre: caratteristiche generali dei veicoli e dei loro componenti, formulazione dell’equazione del moto, analisi della caratteristica meccanica, aderenza, costruzione del diagramma di trazione, definizione delle velocità di esercizio e delle fasi del moto;
sistemi di trasporto pubblico locale, conoscenza approfondita di: caratteristiche ed evoluzione tecnologica delle infrastrutture, dei sistemi e dei servizi di TPL; funzionamento e prestazioni dei sistemi a guida libera, vincolata e mista; emissioni inquinanti da traffico, carburanti alternativi, veicoli elettrici innovativi e a guida autonoma; servizi programmati, autoprodotti e non programmati; configurazione delle reti, stazioni e terminali di interscambio;
pianificazione delle Infrastrutture e dei sistemi di trasporto: struttura, contenuti e impostazione di un piano, soggetti coinvolti; simulazione delle reti di trasporto, modellizzazione dell’offerta e della domanda; analisi della domanda: metodi e concetti di stima, modellizzazione e aggiornamento, rilevamento aggregato e disaggregato; svolgimento di indagini origine-destinazione; analisi della domanda a 4 fasi, stima della domanda potenziale, ripartizione modale; assegnazione del traffico a una rete; calibrazione dei modelli, svolgimento di indagini per la calibrazione;
economia dei trasporti: processi produttivi, analisi dei costi, curva di domanda, funzione di costo, mercati, elasticità della domanda e dell’offerta, equilibrio delle reti, esternalità, efficienza ed equità, valutazione finanziaria ed economica degli investimenti;
economia aziendale: concetti di azienda e impresa, fattori produttivi, bilancio dell'azienda, produttività, efficacia, efficienza, analisi di variabilità dei costi, tariffazione;
meccanica del veicolo stradale: caratteristiche generali e prestazioni, componenti di sicurezza, comportamento dello pneumatico rispetto all'infrastruttura stradale, sicurezza e stabilità della marcia del veicolo, deriva e suoi effetti, effetto delle sospensioni, ribaltamento e sbandamento;
trazione termica: caratteristiche e componenti di un motore, cicli termodinamici, potenza, coppia, rendimento, caratteristica meccanica; apparati di trasmissione;
sicurezza delle gallerie: concetti e metodi di analisi e prevenzione del rischio, incidentalità, caratteristiche delle gallerie, sistemi antincendio, infrastrutture e impianti di sicurezza.
Lo studente acquisisce le competenze di base per lo svolgimento, tra le altre possibili, delle seguenti attività:
veicoli: valutazione delle prestazioni dei veicoli, analisi del moto, esecuzione di valutazioni tecnico-funzionali; stesura delle specifiche e dei capitolati per la fornitura di veicoli; valutazione della sicurezza di marcia sulle infrastrutture;
servizi di trasporto collettivo: stesura di analisi di fattibilità e di progetti preliminari, scelta di un sistema di trasporto e della sua infrastruttura, analisi delle prestazioni, progettazione del servizio, produzione del servizio di mobilità, scelta del sistema di trazione;
pianificazione e simulazione di infrastrutture, reti e servizi di trasporto: progettazione ed esecuzione di un processo di analisi della domanda, impostazione e redazione dei piani del traffico, della mobilità e della viabilità, simulazione delle reti di trasporto, analisi delle criticità, valutazione di efficacia degli scenari progettuali;
economia: costruzione della curva di domanda, analisi di sensibilità, analisi dell’equilibrio di una rete, formulazione e analisi del bilancio di un’azienda, definizione di un piano tariffario, valutazione finanziaria ed economica dei progetti.
Lo studente apprende le modalità di impostazione e di uso di un programma di simulazione delle reti di trasporto molto diffuso in ambito lavorativo, aumentando in tal modo la possibilità di assunzione presso studi professionali e istituzioni.
Lo studente consegue la capacità di conoscere gli elementi fondamentali di un sistema e una infrastruttura di trasporto, comprendere la sua problematica tipica, apprendere i metodi necessari per la progettazione e la gestione del sistema e applicare le sue capacità progettuali e gestionali alle varie situazioni che incontrerà nel suo percorso professionale.
Lo studente consegue l’autonomia di giudizio necessaria per:
progettare e redigere un piano dei trasporti e della mobilità, svolgere indagini, condurre un processo di simulazione, pianificare interventi sulle infrastrutture e sui servizi;
valutare l’entità e le caratteristiche dei problemi tipici dell’esercizio di un sistema e di una infrastruttura di trasporto;
individuare il metodo più adeguato per risolverli;
lavorare in gruppo e confrontarsi con gli altri soggetti con i quali deve interagire;
comunicare verbalmente e testualmente.

Premessa
L'insegnamento è svolto contestualmente per i seguenti corsi di Laurea Magistrale:
Tecnica ed Economia dei Trasporti: Ingegneria Civile, PSPA Infrastrutture di Trasporto, 1° anno, 10 CFU; Urban Planning and Policy Design, 2° anno, 10 CFU, Mobility Engineering, 1° anno, 10 CFU;
Economia dei Trasporti: Ingegneria per l’Ambiente e Territorio, Vari PSPA, 2° anno, 8 CFU.
Argomenti dell'insegnamento di Tecnica ed Economia dei Trasporti - 10 CFU
1 - Introduzione
Generalità, definizioni
Ingegneria dei trasporti: competenze e attività
Evoluzione tecnologica dei trasporti
Componenti ed elementi di un sistema di mobilità
Funzioni e requisiti
Classificazione
Indicatori e unità di misura
Elementi descrittivi dei sistemi di trasporto: generalità, varie modalità di trasporto, incidentalità, inquinamento, consumi energetici
2 - Sistemi di trasporto pubblico locale (TPL)
Generalità: caratteristiche, evoluzione, classificazione dei sistemi, classificazione dei servizi
Sistemi a guida libera: autolinee, filovie, emissioni inquinanti, carburanti alternativi a quelli fossili, veicoli innovativi elettrici e a guida autonoma, effetti sulla sostenibilità energetica e ambientale, impiego delle risorse fossili e rinnovabili
Sistemi a guida vincolata: tramvie, metropolitane, metropolitane leggere
Sistemi a guida mista: caratteristiche generali, ruolo funzionale, vantaggi, limiti, tendenze evolutive
Sistemi a fune
Infrastruttura: tramvie, infrastruttura, armamento, impianti, controllo della circolazione; metropolitane: infrastruttura, controllo della circolazione, automazione integrale, ATP ATO ATS ATC
Servizi di mobilità programmati: prestazioni, indicatori e loro relazioni
Configurazione delle reti, infrastrutture, stazioni e terminali di interscambio, servizi a orario cadenzato
Servizi autoprodotti e non programmati: car pooling, car sharing, dial a raid
Servizi complementari: informazione all'utenza
3 - Pianificazione e simulazione dei sistemi di trasporto
Pianificazione delle infrastrutture e dei sistemi di trasporto e di mobilità: concetti generali, livello temporale, livello spaziale, redazione di un piano per fasi
Simulazione delle reti di trasporto: impostazione del processo, interazioni tra i componenti di un sistema di trasporto
Offerta: componenti dell’offerta, flusso di percorso e flusso di arco, teoria dei grafi, componenti funzionali di una rete, costi di trasporto, funzioni di costo
Domanda: caratteristiche e componenti, matrici Origine/Destinazione
Analisi della domanda: metodi di analisi: concetti di stima, modellizzazione e aggiornamento; rilevamento aggregato e disaggregato
Osservazione o stima diretta della domanda: aggregazione dei dati, tecniche di rilevamento, tipologia statistica, modalità di indagine. indagini RP, progettazione statistica. campionamento casuale semplice, numerosità del campione
Modellizzazione della domanda: approcci descrittivo e comportamentale, formulazione generale del modello di domanda, formulazione a 4 fasi
Teoria dell’utilità probabilistica: ipotesi e definizioni, formulazione dell’utilità casuale, utilità sistematica, attributi, residui aleatori, concetti di varianza e covarianza, probabilità di scelta, ipotesi e proprietà della variabile di Gumbel, funzione logsum, Logit multinomiale e binomiale, espressione della probabilità di scelta, effetti della varianza, problema dell’indipendenza dalle alternative irrilevanti, Logit gerarchico: struttura della probabilità, proprietà, matrice di dispersione, Probit: concetto generale e cenni
Modellizzazione a 4 fasi: zonizzazione, criteri di dimensionamento delle zone, generazione: elementi determinanti, variabili esplicative, formulazione descrittiva, formulazione comportamentale, attributi, ruolo della variabile inclusiva logsum; distribuzione: elementi determinanti, variabili esplicative, formulazione gravitazionale, formulazione comportamentale, attributi, ruolo della variabile inclusiva logsum; ripartizione modale: elementi determinanti, variabili esplicative, formulazione descrittiva, formulazione comportamentale, attributi, ruolo della variabile inclusiva logsum; scelta del percorso: elementi determinanti, variabili esplicative, modalità di scelta, specificazione del modello, utilità delle alternative, concetto di scelta deterministica e stocastica, problema della sovrapposizione dei percorsi, formulazione C-loigit; assegnazione: concetti di flussi di domanda, flussi di percorso, flussi di arco, classificazione e campi di applicazione dei modelli di assegnazione, assegnazione a reti non congestionate e a reti congestionate, condizioni di esistenza e unicità della soluzione, separabilità dei costi su reti urbane ed extraurbane
Calibrazione dei modelli: calibrazione dei modelli descrittivi, calibrazione dei modelli comportamentali, massima verosimiglianza, condizioni di esistenza ed unicità, relazione tra matrice hessiana e matrice di incidenza, indagini SP: considerazioni generali, esempio di questionario, progettazione, piano fattoriale, riduzione di un piano fattoriale, problema della collinearità
Aggiornamento di matrici: formulazione del problema, relazione tra flussi di traffico e flussi di domanda, molteplicità della soluzione, procedura della stima bayesiana
4 - Economia dei trasporti
Definizioni, processi produttivi, mercati
Variabili microeconomiche
Domanda di trasporto, curva di domanda, elasticità
Offerta di trasporto, funzione di costo, elasticità
Produzione del servizio: soggetti, obiettivi, ricavo, profitto; costi di produzione fissi, variabili, medi, marginali; ricerca della produzione efficiente; funzione di produzione, costi di produzione di lungo periodo, minimizzazione dei costi; attività dell’impresa, problematica della produzione; mercato concorrenziale; mercato monopolistico
Benessere, rendita, efficienza, equità
Equilibrio: definizioni, surplus, equilibrio con domanda rigida, dinamicità dell’equilibrio
Equilibrio delle reti di trasporto: equilibrio spontaneo e regolato; principi di Wardrop, costi esterni, pedaggi di efficienza, equità
Paradossi
Azienda e impresa, fattori, processo produttivo, utile
Bilancio dell'azienda: stato patrimoniale e conto economico
Ammortamento
Produttività, efficacia, efficienza, unità di movimento e di traffico, indicatori
Analisi di variabilità dei costi; costi variabili, costanti, costanti a intervalli, viscosi
Tariffazione; tariffe a valore e a costo
Tipologia tariffaria
Valutazione delle alternative progettuali
Analisi finanziaria ed economica
Analisi costi-benefici, analisi multicriteria
5 - Meccanica della locomozione terrestre
Veicolo: caratteristiche generali, componenti
Ruota stradale, ruota ferroviaria, accoppiamenti cinematici, equilibrio delle ruote
Leggi della dinamica, equazione del moto
Trasmissione: rapporto di trasmissione, potenza, rendimento, forza alle ruote
Aderenza: limite di aderenza, coefficienti di aderenza stradali e ferroviari, attrito
Forze dissipative, attrito, forze conservative, inerzia, massa equivalente
Caratteristica meccanica ideale e reale
Resistenze al moto: rotolamento, aerodinamica, accidentale, altimetrica
Diagramma di trazione, velocità, fasi del moto, bilancio energetico
6 - Meccanica del veicolo stradale
Classificazione, caratteristiche generali e prestazioni, componenti
Telaio, cassa, ruota, sospensioni, ammortizzatori
Sterzo, manovra di sterzatura
Pneumatico: componenti, contatto con l'infrastruttura, comportamento statico, effetti della pressione, cedimento, scorrimento, aderenza
Sicurezza del moto veicolare, azioni trasversali, deriva e suoi effetti, effetto inerziale in ingresso e in uscita dalle curve; effetto delle sospensioni
Ribaltamento e sbandamento (o slittamento trasversale); stabilità nei tratti di raccordo
7 - Trazione termica
Combustione interna ed esterna, classificazioni e definizioni
Componenti di un motore, cicli e fasi, angoli di anticipo e ritardo
Cicli termodinamici teorici e indicati Otto e Diesel
Potenza, coppia, rendimento, caratteristica meccanica
Frizione: coppia trasferibile e dimensionamento, giunto idraulico
Cambio: rapporti di trasmissione, trasmissione della potenza, elasticità, zone di funzionamento, definizione dei rapporti
Differenziale
8 - Analisi del rischio e sicurezza delle gallerie
Sistema galleria, situazione nazionale ed europea, incidentalità (cenni)
Rischio: componenti, pericolo, sicurezza, rischio trasporti, rischio in galleria
Problematica dell'incendio, vivibilità, comportamento umano
Normativa (cenni)
Analisi del rischio, bow tie diagram, flusso del pericolo
Eventi critici, misure di sicurezza, rappresentazione e accettabilità del rischio
Provvedimenti mitigativi, infrastruttura e impianti di sicurezza
Impianti di ventilazione, altri impianti
Piani di emergenza
Insegnamento di Economia dei Trasporti - 8 CFU
1 - Introduzione
Generalità, definizioni
Ingegneria dei trasporti: competenze e attività
Evoluzione tecnologica dei trasporti
Componenti ed elementi di un sistema di mobilità
Funzioni e requisiti
Classificazione
Indicatori e unità di misura
Elementi descrittivi dei sistemi di trasporto: generalità, varie modalità di trasporto, incidentalità, inquinamento, consumi energetici
2 - Sistemi di trasporto pubblico locale (TPL)
Generalità: caratteristiche, evoluzione, classificazione dei sistemi, classificazione dei servizi
Sistemi a guida libera: autolinee, filovie, emissioni inquinanti, carburanti alternativi
Sistemi a guida vincolata: tramvie, metropolitane, metropolitane leggere
Sistemi a guida mista: caratteristiche generali, ruolo funzionale, vantaggi, limiti, tendenze evolutive
Servizi programmati: prestazioni, indicatori e loro relazioni. Servizi non programmati: car pooling, car sharing, dial a raid
3 - Pianificazione e simulazione dei sistemi di trasporto
Pianificazione dei sistemi di trasporto: concetti generali, livello temporale, livello spaziale, redazione di un piano per fasi
Simulazione delle reti di trasporto: impostazione del processo, interazioni tra i componenti di un sistema di trasporto
Offerta: componenti dell’offerta, flusso di percorso e flusso di arco, teoria dei grafi, componenti funzionali di una rete, costi di trasporto, funzioni di costo
Domanda: caratteristiche e componenti, matrici OD
Analisi della domanda: metodi di analisi: concetti di stima, modellizzazione e aggiornamento; rilevamento aggregato e disaggregato
Osservazione o stima diretta della domanda: aggregazione dei dati, tecniche di rilevamento, tipologia statistica, modalità di indagine. indagini RP, progettazione statistica. campionamento casuale semplice, numerosità del campione
Modellizzazione della domanda: approcci descrittivo e comportamentale, formulazione generale del modello di domanda, formulazione a 4 fasi
Teoria dell’utilità probabilistica: ipotesi e definizioni, formulazione dell’utilità casuale, utilità sistematica, attributi, residui aleatori, concetti di varianza e covarianza, probabilità di scelta, ipotesi e proprietà della variabile di Gumbel, funzione logsum, Logit multinomiale e binomiale, espressione della probabilità di scelta, effetti della varianza, problema dell’indipendenza dalle alternative irrilevanti, Logit gerarchico: struttura della probabilità, proprietà, matrice di dispersione, Probit: concetto generale e cenni
Modellizzazione a 4 fasi: zonizzazione, criteri di dimensionamento delle zone, generazione: elementi determinanti, variabili esplicative, formulazione descrittiva, formulazione comportamentale, attributi, ruolo della variabile inclusiva logsum; distribuzione: elementi determinanti, variabili esplicative, formulazione gravitazionale, formulazione comportamentale, attributi, ruolo della variabile inclusiva logsum; ripartizione modale: elementi determinanti, variabili esplicative, formulazione descrittiva, formulazione comportamentale, attributi, ruolo della variabile inclusiva logsum; scelta del percorso: elementi determinanti, variabili esplicative, modalità di scelta, specificazione del modello, utilità delle alternative, concetto di scelta deterministica e stocastica, problema della sovrapposizione dei percorsi, formulazione C-loigit; assegnazione: concetti di flussi di domanda, flussi di percorso, flussi di arco, classificazione e campi di applicazione dei modelli di assegnazione, assegnazione a reti non congestionate e a reti congestionate, condizioni di esistenza e unicità della soluzione, separabilità dei costi su reti urbane ed extraurbane
Calibrazione dei modelli: calibrazione dei modelli descrittivi, calibrazione dei modelli comportamentali, massima verosimiglianza, condizioni di esistenza ed unicità, relazione tra matrice hessiana e matrice di incidenza, indagini SP: considerazioni generali, esempio di questionario, progettazione, piano fattoriale, riduzione di un piano fattoriale, problema della collinearità
Aggiornamento di matrici: formulazione del problema, relazione tra flussi di traffico e flussi di domanda, molteplicità della soluzione, procedura della stima bayesiana
4 - Economia dei trasporti
Definizioni, processi produttivi, mercati
Variabili microeconomiche
Domanda di trasporto, curva di domanda, elasticità
Offerta di trasporto, funzione di costo, elasticità
Produzione del servizio: soggetti, obiettivi, ricavo, profitto; costi di produzione fissi, variabili, medi, marginali; ricerca della produzione efficiente; mercato concorrenziale: mercato monopolistico
Equilibrio: definizioni, surplus, equilibrio con domanda rigida, dinamicità dell’equilibrio
Equilibrio delle reti di trasporto: equilibrio spontaneo e regolato; principi di Wardrop, esternalità, pedaggi di efficienza, equità
Paradossi
Bilancio dell'azienda: stato patrimoniale e conto economico. Ammortamento
5 - Meccanica della locomozione terrestre
Veicolo: caratteristiche generali, componenti
Equazione del moto
Trasmissione: rapporto di trasmissione, potenza, rendimento, forza alle ruote
Aderenza: limite di aderenza, coefficienti di aderenza stradali e ferroviari
Caratteristica meccanica ideale e reale, forze dissipative, attrito, forze conservative, inerzia, massa equivalente
Resistenze al moto: rotolamento, aerodinamica, accidentale, altimetrica
Diagramma di trazione, velocità, fasi del moto, bilancio energetico
Argomenti dell'insegnamento di Tecnica ed Economia dei Trasporti (10 CFU) non richiesti nell’insegnamento di Economia dei Trasporti (8 CFU)
2 - Sistemi di trasporto pubblico locale (TPL)
Sistemi a fune
Configurazione delle reti, stazioni e terminali di interscambio, servizi a orario cadenzato
Servizi autoprodotti e non programmati (facoltativo): car pooling, car sharing, dial a raid
Servizi complementari; informazione all'utenza
4 - Economia dei trasporti
Produttività, efficacia, efficienza, unità di movimento e di traffico, indicatori
Analisi di variabilità dei costi; costi variabili, costanti, costanti a intervalli, viscosi
Tariffazione: tariffe a valore e a costo. Tipologia tariffaria
6 - Meccanica del veicolo stradale
Tutto.
7 - Trazione termica
Tutto.
8 - Analisi del rischio e sicurezza delle gallerie
Tutto.
Progetto
Durante il periodo didattico gli studenti realizzano un progetto che riguarda la definizione e il dimensionamento di una infrastruttura e di un servizio di trasporto collettivo ed è così articolato: definizione di un sistema di mobilità adatto a un’area territoriale data, dimensionamento di massima del sistema e dell'infrastruttura e organizzazione del servizio.
Il progetto, il cui contenuto teorico viene illustrato nel corso delle lezioni, ha lo scopo di istruire gli allievi sugli aspetti pratici della Tecnica e dell'Economia dei Trasporti mettendoli di fronte a un caso realistico. Esso può essere svolto individualmente o in gruppo composto da tre/quattro persone.
Ogni studente/gruppo deve individuare in piena libertà una città, un’area urbana o suburbana, un territorio più o meno vasto caratterizzato da un certo numero di comuni con una corrispondente densità demografica. Successivamente ogni studente/gruppo deve procedere autonomamente per sviluppare il lavoro dopo averlo impostato e discusso con il docente, mettendo in gioco tutto quanto visto nelle lezioni teoriche, nelle esercitazioni illustrate in aula e nella cospicua documentazione disponibile nel sito Beep.
Per lo svolgimento del progetto si fa riferimento alle tracce svolte a lezione, alle esercitazioni, alle presentazioni proiettate in aula, alle schede e ai fogli di calcolo predisposti. Il docente è costantemente disponibile anche al di fuori dalle ore di lezione per fornire assistenza nella redazione dei progetti.
Il risultato atteso dalla prima parte è la definizione di un sistema di trasporto collettivo urbano o suburbano caratterizzato dai seguenti elementi: percorso della linea e localizzazione delle fermate, sistema di trasporto individuato in funzione delle valutazioni e delle analisi compiute sull’area considerata, nonché di un valore verosimile della domanda massima da servire, caratteristiche e dimensioni dei veicoli, capienza dei treni circolanti in linea, potenzialità del sistema.
Una volta individuato il sistema di trasporto se ne devono definire le caratteristiche tecniche e funzionali necessarie per il successivo dimensionamento e per l’organizzazione del servizio. In particolare, si quantificano la potenzialità in passeggeri/ora/direzione in relazione alla domanda da servire. Questo dato permetterà di definire il numero, le dimensioni e la capienza dei singoli veicoli nonché la composizione dei treni, la velocità media commerciale e di servizio e la frequenza del servizio offerto.
Tutte le valutazioni e le scelte devono essere giustificate dal punto di vista urbanistico, territoriale, trasportistico, tecnologico. Si lascia assoluta libertà di scelta, ma le valutazioni svolte devono essere tecnicamente ed economicamente sostenibili, in base ai dati disponibili o ipotizzati.
Il progetto è necessario per lo svolgimento dell’esame orale; la discussione della relativa relazione costituisce l’inizio del colloquio d’esame.
Il progetto partirà alla prima lezione del corso descrivendo il lavoro da svolgere e dedicando le ore successive al suo sviluppo. In aula si fornirà ai vari gruppi il supporto necessario per valutare il lavoro svolto e per fornire indicazioni e chiarimenti per il suo proseguimento.
Nel corso delle lezioni i gruppi illustreranno agli altri studenti lo stato di avanzamento del loro progetto per condividerne l’impostazione e il metodo seguito per il suo svolgimento.
Visite tecniche
Se le ore a disposizione lo permetteranno, si organizzeranno visite didattiche a infrastrutture e impianti di trasporto. Possibili impianti oggetto di visite didattiche:
sale operative che regolano la circolazione telecomandata di linee metropolitane,
depositi e officine di aziende di trasporto pubblico,
cantieri delle linee metropolitane in costruzione,
impianto funiviario (per esempio SkyWay del Monte Bianco),
impianti di sicurezza di una galleria stradale (per esempio traforo del Monte Bianco.
Seminari didattici
Compatibilmente con i tempi messi a disposizione dall'orario didattico, è previsto lo svolgimento di seminari tenuti da tecnici esterni, il cui apporto è finalizzato a integrare la didattica teorica trasferendo agli studenti la propria esperienza pluridecennale nella progettazione e nella gestione di sistemi ferroviari e del servizio che su di essi si svolge.
Tesi di laurea
Il docente è disponibile per l'assegnazione di tesi di laurea magistrale con controrelatore e senza controrelatore aventi come oggetto gli elementi trattati nell'insegnamento o, eventualmente, l'ulteriore sviluppo del progetto.
Tirocini curricolari e non curricolari
L'acquisizione delle tecniche e dei metodi dell'Ingegneria dei Sistemi di Trasporti può essere efficacemente integrata dallo svolgimento di tirocini presso aziende o altri operatori civili e industriali del settore. Il docente informerà periodicamente gli studenti in merito alla disponibilità di tirocini.
Se il docente ritiene che ne sussistano le condizioni, l'attività svolta nei tirocini può essere impiegata per lo sviluppo di tesi di laurea di primo e di secondo livello.
Si segnala che in molti casi il percorso esame+tirocinio+tesi si è concluso con l'assunzione o comunque con la formalizzazione di un contratto di lavoro, anche prima del conseguimento della laurea.
Documenti didattici
Per la preparazione dell’esame non è disponibile un testo commerciale unico ed esaustivo, tuttavia sono messe a disposizione gratuitamente, sul sito WeBeep, le dispense, che coprono il 90% circa degli argomenti del programma, e le presentazioni proiettate e discusse nelle lezioni. Come utile compendio, è disponile la registrazione delle lezioni svolte negli anni accademici precedenti; anche le lezioni di quest'anno accademico saranno registrate e pubblicate al termine del periodo didattico.
Si segnalano questi testi disponibili nelle librerie e nelle biblioteche del Politecnico: " Tecnica ed Economia dei Trasporti " (Ricci, 2011), " Trasporto Pubblico Locale " (Corona G., Festa D. et al., 2016), " Trasporti e città ", (Maternini G. et al., 2014), " Modelli per i sistemi di trasporto ", (Cascetta, 2006), "Urban Transit - Systems and Technology" (Vuchic), “Modelling Transport" (Ortuzar, Willumsen) e “Transportation Demand Analysis” (Kanafani).
I testi sono consigliati in quanto forniscono una buona preparazione di base degli argomenti che sono oggetto di approfondimento nell’insegnamento e come testi di riferimento in ambito professionale.
Alla fine del ciclo didattico si fornisce un documento contenente alcune Linee Guida orientative per la preparazione dell’esame corredate da un elenco molto dettagliato che indica, per ogni singolo punto del programma, le rispettive diapositive delle presentazioni e le pagine delle dispense.
Le presentazioni sono pubblicate sul sito WeBeep prima delle rispettive lezioni per agevolare la scrittura degli appunti.
Durante lo sviluppo delle lezioni i documenti didattici possono subire modifiche e integrazioni finalizzate a migliorare il contenuto dei vari argomenti del programma e soprattutto per rendere più efficace la preparazione dell'esame.
Sono inoltre messi a disposizione molti altri testi la cui lettura è facoltativa, ma vivamente consigliata per migliorare la conoscenza della materia e per supportare i testi forniti dal docente. I testi più rilevanti sono elencati nella bibliografia. L’elenco completo è fornito all’inizio delle lezioni.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
L'esame consiste in un colloquio oral e che inizia con la discussione del progetto e prosegue con domande relative agli argomenti trattati a lezione nonché nelle esercitazioni, nei seminari didattici e nelle visite tecniche.
Generalmente (ma non necessariamente) le domande riguardano due-tre argomenti fondamentali (che saranno indicati nelle Linee Guida per la preparazione dell’esame) ed eventuali argomenti complementari finalizzati all’incremento della votazione finale.
Durante la discussione del progetto lo studente deve dimostrare di conoscerne i contenuti, i metodi e i risultati.
Ulteriori elementi di valutazione sono costituiti dalla capacità di organizzare discorsivamente l’esposizione con efficacia e linearità, dalla capacità di ragionamento critico sullo studio compiuto, dalla correttezza nell’impiego del lessico specialistico e soprattutto nella capacità di collegamento trasversale con i contenuti dell’Ingegneria dei Sistemi di Mobilità e di Trasporto acquisiti durante il percorso della laurea magistrale.

Roberto Maja, Sistemi di trasporto, Anno edizione: 2024
Note: Dispensa didattica
Roberto Maja, Sistemi e servizi di trasporto pubblico locale, Anno edizione: 2008
Note: Dispensa didattica
Roberto Maja, Pianificazione, modellizzazione e simulazione dei sistemi di trasporto, Anno edizione: 2024
Note: Dispensa didattica
Roberto Maja, Economia dei Trasporti, Anno edizione: 2010
Note: Dispensa didattica
Roberto Maja, Economia aziendale, Anno edizione: 2010
Note: Dispensa didattica
Roberto Maja, Meccanica della locomozione, Anno edizione: 2023
Note: Dispensa didattica
Roberto Maja, Meccanica del veicolo stradale, Anno edizione: 2009
Note: Dispensa didattica
Fabio Borghetti, Roberto Maja, Sicurezza delle gallerie stradali, Anno edizione: 2016
Note: Dispensa didattica
Stefano Ricci, Tecnica ed Economia dei Trasporti, Editore: Hoepli, Milano, Anno edizione: 2011
Note: Testo commerciale
Vucan Vuchic, Urban Transit - Systems and Technology, Editore: John Wiley and Sons, Anno edizione: 2005
Note: Testo commerciale
Vucan Vuchic, Urban Transit - Operation, Planning and Economics, Editore: John Wiley and Sons, Anno edizione: 2005
Note: Testo commerciale
Ennio Cascetta, Transportation system analysis, Anno edizione: 2009
Note: Testo in formato pdf, disponibile nella documentazione didattica
Ortuzar J.d.D., Willumsen L.G., Modelling Transport, Editore: Wiley, 4th Edition, Anno edizione: 2015
Note: Testo commerciale
Abdul Kanafani, Transportation Demand Analysis, Anno edizione: 1983
Note: Testo in formato pdf, disponibile nella documentazione didattica
Giovanni Corona, Carmine Festa, Sistemi di trasporto pubblico locale, Editore: Egaf, Forlì, Anno edizione: 2022
Note: Testo commerciale
Giulio Maternini, Trasporti e città, Editore: Egaf, Forlì, Anno edizione: 2014
Note: Testo commerciale
Stefano Ricci, Trasporti e ambiente, Editore: Egaf, Forlì, Anno edizione: 2022
Note: Testo commerciale
Bruno Dalla Chiara, Trasporti terrestri ed energia, Editore: Egaf, Forlì, Anno edizione: 2017
Note: Testo commerciale
Gabriele Malavasi, Sicurezza dei trasporti, Editore: Egaf, Forlì, Anno edizione: 2019
Note: Testo commerciale
Bruno Dalla Chiara, ITS nei trasporti stradali: tecnologie, metodi e applicazioni, Editore: Egaf, Forlì, Anno edizione: 2013
Note: Testo commerciale
Bruno Dalla Chiara, Impianti a fune per trasporto persone e materiali, Editore: Egaf, Forlì, Anno edizione: 2022
Note: Testo commerciale
Luigi La Franca, Giuseppe Salvo, Trasporto aereo, Editore: Egaf, Forlì, Anno edizione: 2018
Note: Testo commerciale

The goal of this course is to provide students with a comprehensive introduction to structural stability, as the natural completion of structural mechanics and as the foundation for advanced topics in technical disciplines where stability plays a fundamental role (e.g. the design of steel structures).
The course makes use of simple structural systems to illustrate the fundamental concepts.
The presentation of static, dynamic, and energy-based approaches at various levels of approximation, including material nonlinearities, is intended to familiarize students with the cross-cutting nature and interconnections of the main concepts, methods, and formulations of structural mechanics.

The expected learning outcomes are as follows.
Students will gain a solid understanding of all the topics covered in the course, from the fundamental concepts to their practical applications.
In particular, students will be able to solve problems involving the determination of stability limits and the post-critical behaviour of simple discrete and continuous structures. They will also be able to develop approximate solution strategies for problems of arbitrary complexity, at least within the elastic range.
Students will be capable of extending the concepts and methods learned in the course to analogous problems and, according to their abilities, to more complex applications without requiring additional fundamental or conceptual knowledge.

General introduction to the topic, including an analysis of the consequences of relaxing the classical "small-displacement hypothesis". Static and dynamic definitions of stability.
Conservative versus nonconservative force fields and internal work. Law of Conservation of Total Energy.
Stationarity and Minimum Principles of Total Potential Energy. Energy-based formulation of stability. Second-order theory and applications to discrete systems and compressed and bent beams.
Flexural and flexural-torsional buckling of axially compressed beams. Stability of compressed beams under nonconservative forces. Notes on the lateral buckling of bent beams. The von Karman's plate theory with selected applications to plate buckling.
Eulerian problems, the Rayleigh quotient, and discretization methods: the Ritz Method and the Finite Element Method (FEM).
Collapse due to structural instability. Post-critical behaviour. Elastic-plastic instability and the theoretical buckling curve. Effects of geometric imperfections and residual stresses on the load-bearing capacity of compressed members. Notes on the interaction curves for the collapse of real beams under combined compression and bending. A primer on the stability of frames. Notes on snap-through and dynamic instability.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale obbligatoria
The oral examination begins with the discussion of solutions to previously assigned take-home exercises.
These components of the assessment are designed to evaluate the expected learning outcomes across different levels of achievement, above the minimum passing threshold, which corresponds to a sound understanding of the fundamental concepts.

L. Corradi, Meccanica delle Strutture, vol. III, Editore: McGraw-Hill
Course notes Notes distributed to the students
Z. Bazant, L. Cedolin, STABILITY OF STRUCTURES: ELASTIC, INELASTIC, FRACTURE AND DAMAGE THEORIES, Editore: World Scientific

The aim of the course is to provide the elements for the design of hydropower plants as well as of Drainage and irrigation plants. This looking at a sustainable and efficient management of water resources, in view of the new challenges of hydroelectric power and the protection and management of water for irrigation use. The part related to hydroelectric plants aims to deepen the knowledge of hydraulics and hydraulic constructions and an overview of the main issues concerning the design of a hydroelectric plant. The part related to irrigation systems aims to provide the knowledge on the sustainable and efficient management of water resources in agriculture, the characteristics of collective and farmer irrigation, the methods for assessing irrigation water needs and irrigation techniques, as well as the design criteria of irrigation systems considering also precision irrigation technologies.

Knowledge and understanding of the topics covered in the course connected to irrigation systems and hydropower plants
Capacity in the design of irrigation systems considering the water availability and the crop water requirements, as well as the technical characteristics of each irrigation system
Knowledge in the management of crop irrigation water from field to irrigation district scales
Capacity in the design of a hydropower plants in all its constituent parts, from water uptake to the turbines for energy generation, and the knowledge in the water management part
Ability to present theoretical and practical aspects in both written and oral form in a clear way.

The main topics covered in the course are described in the following.
Hydroelectric plants. The energy problem - the consumption of electricity - water resources for the production of electricity: hydrological surveys, duration curves - basin utilization plan: hydrodynamic and hydrodynamic value curves, hydrological characteristic of a use - type of plants hydroelectric plants - constituent parts of the plants - particular technological aspects of hydroelectric plants: penstocks, power plants - turbines: construction elements of a turbine, outline of design problems, speed triangle, efficiency, specific speed and characteristic number of revolutions, classification and types of turbines, choice of the turbine, adjustment of the turbines, escape velocity of the groups.
Problems of various motion in hydroelectric plants.
Irrigation systems -Full remediation. Legal-administrative and territorial planning aspects connected with the use of water, integral reclamation (the new tasks of reclamation and territorial planning) - hints of hydraulic reclamation: pluviometric surveys, udometric coefficient, hydraulic calculation of reclamation networks - drainage of the soil - hydraulic reclamation for draining and filling, land reclamation, hydraulic reclamation with perennial natural drainage, mechanical drainage, mixed type, construction and operation problems of the networks, main artifacts, dewatering systems.
Irrigation: Irrigation systems (intake works; supply and distribution network; irrigation methods; drainage network; irrigation service) - hydrological balance of agricultural land, water in the soil and problems of deficit and excess water in the soil agriculture, irrigation water needs, equipment, watering volumes - delivery in turn and on demand, optimization of distribution irrigation networks

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, senza revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
To be admitted to the oral exam, the student should provide a written report on the laboratories carried out in small groups during the course, within one week before the oral exam.
During the oral exam, the student will discuss the achievements of the laboratories plus questions related to the entire program developed during the lessons.
The final exam will allow the student to demonstrate that he has achieved the knowledges related to the estimation of irrigation needs and the design of irrigation systems with traditional and innovative techniques, as well as the design of water infrastructures of hydropower plants and their management. During the oral exam, the student will have to demonstrate its ability in clearly explaining the topics.

G. Evangelisti, Impianti idroelettrici, Editore: Voll. I e II, Editore: Patron, Bologna, Anno edizione: 1964
C. Penche, Guida all'idroelettrico minore http://www.microhydropower.net/download/guida2.pdf, Anno edizione: 1998
Note: A cura del Directorate General for Energy, European Commision
A. Bianchi, U. Sanfilippo, Pompe e impianti di sollevamento - Manuale di progettazione e realizzazione, Editore: U. Hoepli, Milano, Anno edizione: 2001
R. G. Allen, L. S. Pereira, D. Raes, M. Smith, Crop evapotranspiration - Guidelines for computing crop water requirements http://www.fao.org/docrep/X0490E/X0490E00.htm, Editore: FAO Irrigation and drainage, paper 56, Roma, Anno edizione: 1998
Adrian Laycock, Irrigation Systems, Editore: Cabi Publications, Anno edizione: 2007
Dean E. Eisenhauer, Derrel L. Martin etc., Irrigation Systems Management, Editore: American Society of Agricultural and Biological Engineers (ASABE), Anno edizione: 2021

The course covers advanced topics in computational mechanics and provides an introduction to modern machine learning techniques for civil engineering applications. These methodologies have become essential tools for the modern engineer, enabling the analysis of complex problems, the development of predictive models, and the design of innovative data-driven engineering solutions. The course combines theoretical foundations with practical implementation, equipping students with the computational skills required to address contemporary challenges in civil engineering.

Upon successful completion of the course, students will be able to:
Understand the theoretical foundations of advanced computational mechanics methods and their application to complex engineering problems.
Formulate and implement numerical models for the analysis of nonlinear and multiphysics problems relevant to civil engineering.
Critically assess the accuracy, efficiency, and limitations of computational methods, and interpret numerical results.
Understand the principles of data-driven modeling, distinguish between the main supervised and unsupervised learning paradigms, and grasp the formulation of fundamental machine learning algorithms.
Apply machine learning techniques to engineering datasets for regression, classification, dimensionality reduction, anomaly detection, surrogate modeling, and data assimilation for parameter estimation.
Integrate computational mechanics and machine learning methodologies to address challenging engineering problems, recognizing their potential and limitations.
Select and use appropriate computational tools to solve real-world engineering problems, developing the skills expected of modern civil engineers.
Design, implement, document, and present a numerical project, demonstrating the ability to work independently and to communicate technical results effectively through appropriate graphical, numerical, and analytical representations.

The course consists of lectures complemented by practical laboratory sessions. Lectures provide the theoretical foundations of the methodologies, while laboratory sessions focus on the implementation of algorithms and their application to representative civil engineering problems using Python.
Computational Mechanics: Finite Elements for Dynamics and Nonlinear Problems
Review of the finite element method for linear elasticity: weak formulation, finite element discretization, and numerical implementation.
Structural dynamics: semi-discrete equations of motion, modal analysis, and implicit time integration schemes.
Geometric nonlinear finite element analysis: nonlinear equilibrium equations, Newton-Raphson solution procedures, and tangent stiffness formulation.
Applications to nonlinear structural problems: buckling, contact mechanics, and coupled multiphysics examples.
Development of finite element codes in Python for dynamic and nonlinear structural analysis.
Machine Learning – Part I: Supervised and Unsupervised Learning
Review of probability theory: probability distributions, random sampling, Monte Carlo methods, sampling techniques, and Bayes’ theorem.
Regression and classification perspectives for direct and inverse engineering problems.
Regression methods: linear regression, multivariate regression, polynomial regression, and regularization techniques.
Classification methods: linear discriminant analysis, logistic regression, support vector machines, and decision Trees.
Dimensionality reduction: principal component analysis and singular value decomposition.
Clustering and anomaly detection.
Applications of supervised and unsupervised learning techniques to civil engineering problems.
Machine Learning – Part II: Neural Networks and Deep Learning
Fundamentals of artificial neural networks.
Regression and classification using neural networks.
Network architectures and optimization algorithms.
Convolutional neural networks.
Transfer learning and pre-trained models.
Engineering applications scientific machine learning and deep learning.
Machine Learning – Part III: Data Assimilation and Inverse Problems
Bayesian formulation of parameter estimation.
Gaussian filtering methods: Kalman filter and extensions.
Application to structural identification and engineering monitoring problems.
Teaching approach
The course combines theoretical lectures with extensive hands-on programming sessions. Strong emphasis is placed on the practical implementation of numerical methods and machine learning models applied to representative civil engineering problems. In addition to the core topics listed above, invited seminars will cover advanced and emerging topics in computational mechanics, scientific machine learning, and data-driven engineering.

Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, senza revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
The assessment consists of the development and presentation of a numerical project on a topic covered in the course, to be agreed upon with the instructors.

Dispense del corso
Course material, source code, and notebooks are available from the course GitHub repository: https://github.com/MatteoTorzy/acm.git
Goulet J.-A., Probabilistic Machine Learning for Civil Engineers, Editore: MIT Press, Anno edizione: 2020
Stevens E., Antiga L., Viehmann T., Deep Learning with PyTorch, Editore: Manning, Anno edizione: 2020
Blitzstein J.K., Hwang J., Introduction to probability, Editore: Chapman and Hall/CRC, Anno edizione: 2019
James G., Witten D., Hastie T., Tibshirani R, An introduction to statistical learning: with applications in R, Editore: Springer, Anno edizione: 2013

Understanding the key concepts of the BIM approach from the perspective of the technology.
Understanding the key concepts of the BIM approach from the perspective of the process.
Understanding the basic terminology in the framework of BIM.
Developing models of building assets at design stage with a discipline based modular approach.
Managing different source of geometric data for modeling existing buildings.
Provide basic knowledge of BIM authoring software packages.

Lectures lead students to:

• Work in a common data environment
• Understand and manage the information delivery cycle
• Understand drawings management according to different level of details
• Understand the fundamentals of BIM levels compliance
• Understand the key BIM standards and how to work towards compliance
• Be aware of the recent developements in the Italian/European regulations about BIM
• Identify the opportunities and issues represented by the adoption of BIM
  The project laboratory allows students to:
• Manage projects in a BIM based software
• Model buildings from the Architectural/Structural point of view
• Combine geometrical properties with time and cost for cost forecasts/estimates
• Analyze modelled facilities from different point of views
• Generate models from point clouds

BIM overview:

• Definitions and role of BIM w.r.t. CAD
• Information sharing along a construction life time
• Impact on Civil Engineering applications in design, construction, management and documentation of buildings, infrastructures, plants and construction sites
  Data in BIM:
• Acquisition, modelling and visualization
• From 3D to 10D BIM
• Data quality, interoperability and standards
• Animations, rendering, walk-through and clash detection
  BIM life cycle and implementation:
• Conceptual design, visualization, documentation, construction, operation, renovation
  BIM for Cultural Heritage and existing assets:
• Scan2BIM process, data acquisition, segmentation algorithms, data management
  Large part of the course is dedicated to the project laboratory. The project is calibrated to give the basic knowledge of one of the most popular BIM based software in the AEC industry. Several exercises will be presented, according to the ongoing lectures.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, individuale, con revisioni periodiche, senza presentazione/discussione finale
Written test based on the content of the provided lecture notes. At least 50% of correct answers are required to be considered for final evaluation. Written test grade weights 20% of the final grade.
Assessment of the delivered assignment simulating the development of multidiciplinary projects developed with the BIM approach using the introduced example as a trace. The submission of such first assignment is mandatory. First lab assignment grade weights 60% of the final grade.
Assessment of the delivered assignment simulating the development of a geometric model of an existing asset starting from a point cloud. The submission of such second assignment is optional. Second lab assignment grade weights 20% of the final grade.
During the semester there will be sessions dedicated to support and review the development of student assignments with preliminary feedbacks on their correctness, according to the assignments requests.

Chuck Eastman, Paul Teicholz, Rafael Sacks, Kathleen Liston, BIM Handbook: A Guide to Building Information Modeling for Owners, Managers, Designers, Engineers and Contractors, ISBN: 978-1-119-28753-7
Simone Pozzoli, Werner Stefano Villa, Marco Bonazza, Autodesk Revit 2024 per l'architettura. Guida completa per la progettazione BIM, ISBN: 978-8848146807

Aim of the course is to propose a systematic and balanced presentation of the essential background of the mechanics of the main types of bridges and to provide students with the basic tools for bridge design.
The main themes are: basics of influence lines; transversal load redistribution in multi-beam, multi-cell and box decks; curved and skew deck bridges; continuous girders; arch bridges; cable stayed bridges; suspension bridges; elements of bridge aeroelasticity.
The objective is introducing students to the basic computations for a sound preliminary design, suitable to produce dimensions of the main structural members, weight estimation, bearing capacity, detailing of the most critical parts and costs. The preliminary design of a bridge represents its actual “design”. The successive analyses confirm, correct, and enhance the initial choices done before.

Knowledge of the characteristics of the main bridge typologies and understanding of their basic mechanical behaviour.
Starting from the proposed worked examples and using the skills acquired during design practice sessions, capability of translating theory into practice.
Capability of independently drafting a design proposal, and to critically compare the chosen structural typology to different options.
Capability of designing a Prestressed Box Girder Bridge, consisting in a Computational Report and Tables/Drawings of the bridge structures and of their most important details.

Role of a bridge. Bridge costs. Life cycle. Bridge typologies. Reinforced and prestressed concrete bridges. Composite and steel bridges. Sectional geometries: grillage slabs, voided slabs, box girders. Arch bridges. Cable stayed and suspended bridges. Construction methods. Cast-in-place and precast prestressed bridges. Span by span construction. Prestressed segmental bridges.
Structural reliability. Highway and railway bridge loads. Serviceability and limit state design. International codes of practice.
Influence lines theory. Influence surfaces theory (Pucher, Homberg). Analysis of the local effects on deck slabs and on deck slab cantilevers.
Bridge deck analysis. Orthotropic plate analysis. Grillage and space frame analysis. Voided slab decks. Special methods of analysis. Transversal load distribution theories. Engesser-Courbon and Massonnet methods.
Box girder bridges. Thin-walled structures theory. Shear and torsion in mono- and multicell box girders. Shear lag, warping and distortional effects. Folded plate theory. Finite strip method. Thermal stresses.
Skew and curved decks.
Long span bridges. Segmentally erected bridges. Balanced cantilever bridges. Dimensioning criteria. Time dependent behaviour.
Bridge piers. Mechanical and geometrical nonlinearities. Piers with varying sections.
Arch bridges. Line of thrust. Axis of the arch as funicular line of the applied loads. One/two/three hinges arches. Hingeless arches. Influence lines. Analytical approach to Maillart arch analysis. Transversal load distribution in Maillart type bridges.
Cable theory. Mechanical properties. Catenary. Parabola. Comparison of cable shapes. Non-linear behaviour of the cables. Influence of the sag on the cable stiffness. Dischinger-Ernst E-modulus.
Cable stayed bridges. General background. Construction techniques. Preliminary design of stays, antenna, and deck. Numerical modelling.
Suspension bridges. General background. Construction techniques. Rankine, Melan, and Timoshenko theories. Analytical solutions. Numerical modelling.
Aeroelastic stability of suspension bridges. A simplified approach to critical wind speed calculation.
Foundations. Approaching slabs. Bearing supports. Anti-seismic devices. Detailing.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale facoltativa (a scelta dello studente)
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
Valutazione continua condizionata (a scelta del docente)
Students must show a prompt understanding of the mechanical behaviour of the main types of bridge structures. They must prove to be able of choosing suitable analytical or numerical methods of analysis and of formulating critical judgments on a certain type of structure in comparison to other different engineering choices.
The exam consists in a written test. Subjects of the exam are: Solution of an Influence Line + two questions (theory and/or numerical exercises). The completeness, the effectiveness and the quality of the drawings in the Design of a Prestressed Box Girder Bridge, developed during the design practice sessions, will also contribute to the final evaluation.

Pier Giorgio Malerba, Lecture Notes
Bares, Richard - Massonnet, Charles, Le calcul des grillage de poutre et dalles orthotropes, Editore: Dunod, Anno edizione: 1966, Editore: Dunod, Anno edizione: 1966
Bernard-Gely, Anne - Calgaro, Jean-Armand, Conception des Pontes, Editore: Presses de l'Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, Anno edizione: 1994, ISBN: 2-85978-215-X
Calgaro, Jean-Armand - Virlogeux, Michel, Project et construction des pontes, Editore: Presses de l'Ecole National des Ponts et Chaussées, Anno edizione: 1987, ISBN: 2-85978-095-5
Gimsing, Niels, J., Cable Supported Bridges, Editore: John Wiley & Sons, Anno edizione: 1983, ISBN: 0-471-90130-X
Hambly, Edmund, C., Bridge Deck Behaviour, Editore: Chapmann and Hall, London, Anno edizione: 1991, ISBN: 0-419-17260-2
Martinez y Cabrera, Francesco - Malerba, Pier Giorgio - Gentile, Carmelo, Ponti e Viadotti: Concezione, Progetto, Analisi, Gestione, Editore: Pitagora Editrice Bologna, Anno edizione: 2000, ISBN: 88-371-1209-2
Menn, Christian, Prestressed Concrete Bridges, Editore: Springer Verlag, Anno edizione: 1986, ISBN: 0-8176-2414-7
O'Connor, Colin, Design of Bridge Superstructures, Editore: Wiley-Interscience, Anno edizione: 1971, ISBN: 0-471-65245-8
Troitsky, M., S., Cable Stayed Bridges. Theory and Design, Editore: BSP Professional Books, Blackwell Sc. Publications, Anno edizione: 1977

Fornire adeguate conoscenze tecniche e normative nell'ambito dei cantieri temporanei e mobili per la realizzazione di un’opera pubblica specificatamente nel settore delle infrastrutture cinematiche. Il corso è strettamente correlato alle diverse normative italiane di settore con un approccio a carattere nazionale in quanto tratta molte normative italiane applicabili in ambito cantieristico.

Assimilazione di competenze e autonoma capacità per affrontare le problematiche in ambito cantierieristico al fine di far apprendere ai discenti le conoscenze di base relative agli aspetti di qualità, ambiente, sicurezza nella gestione dei cantieri, tecniche di realizzazione di lavorazioni in ambito di infrastrutture cinematiche e programmazione dei lavori, opportunamente contestualizzate con la tecnica di cantiere.
Il corso fornisce le conoscenze normative, teoriche e pratiche inerenti l'organizzazione del cantiere sugli aspetti di qualità, ambiente e sicurezza e programmazione ed esecuzione dei lavori, con la previsione di avere i seguenti risultati di apprendimento attesi:

• assimilazione di competenze e conoscenze circa la vigente normativa cogente e volontaria applicabile nell'ambito dei cantieri;
• comprensione delle dinamiche di cantiere, dei ruoli dei vari attori, del peso che ogni aspetto trattato ha in rapporto agli altri;
• autonoma capacità di applicare a casi reali le conoscenze e la comprensione delle dinamiche illustrate al fine di affrontare le problematiche in ambito cantierieristico, anche se a livello di base, per la progettazione/pianificazione del cantiere e per la sua fase esecutiva di realizzazione.

Contenuti. Inquadramento normativo nell'ambito dei lavori pubblici, della sicurezza e dell'ambiente. Cenni sui sistemi di gestione aziendale integrata (ISO 9001, ISO 14001, BS OHSAS 18001, D.Lgs.231/01). Concetti salienti per le fasi progettuale, di appalto, di esecuzione, di collaudo di un’opera pubblica. Ruoli e responsabilità delle diverse figure professionali in sede di progetto e di cantiere. La programmazione dei lavori: analisi delle singole attività di cantiere; distribuzione sequenziale delle attività; studio dei tempi ottimali di realizzazione dell’opera in relazione ai costi di esecuzione. Tecniche reticolari di programmazione (pert-gantt) e gestione delle fasi operative in fase di preventivazione e consuntivazione. Individuazione delle attività critiche. Determinazione, inserimento ed ottimizzazione delle risorse. Attrezzature, impianti e processi operativi per cantieri di infrastrutture cinematiche nella realizzazione di opere d’arte (diaframmi, paratie, jet-grouting, micropali, muri di sostegno e scatolari, ponti e viadotti, gallerie), corpo stradale (movimenti terra, pavimentazioni), impianto cantiere su strada aperta al traffico (DM 10.07.2002, DI 04.03.2013). Organizzazione ed ottimizzazione del cantiere. La sicurezza nei cantieri: aspetti tecnici, procedurali e normativi; il coordinamento della sicurezza in fase di progettazione e di esecuzione, la regolamentazione sulla formazione degli operatori.
Esercitazioni. Sono previste esercitazioni specifiche su alcune delle materie illustrate al fine di acquisire autonome capacità operative e di valutazione. Sono previste 1/2 visite tecniche in cantiere secondo la disponibilità delle imprese di costruzioni ospitanti. Per l'accesso al cantiere il corsista dovrà dotarsi a proprie spese di DPI (scarpe, gilè A.V., scarpe antinfortunistiche).

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Esame scritto a fine corso consistente in 30 domande (a risposta chiusa con possibilità di risposta multipla e alcune a risposta aperta). Non è previsto orale. Il tema d'esame è strutturato in modo da verificare i risultati di apprendimento attesi in quanto verifica con alcune domande l'effettiva assimilazione di competenze e conoscenze circa la vigente normativa cogente e volontaria applicabile nell'ambito dei cantieri. Con un altro insieme di domande verifica la comprensione delle dinamiche di cantiere, dei ruoli dei vari attori, la capacità del corsista di valutare autonomamente il peso che ogni aspetto di cantiere ha in rapporto con altri evidenziati nelle domande. Un ultimo insieme di domande consente di valutare l'autonoma capacità del corsista ad applicare a casi reali (schematizzati per esigenze della prova di valuatazione) le conoscenze e la comprensione delle dinamiche illustrate nel corso.

Prof. Ing. Giuseppe Oliva, Dispense delle lezioni
Note: Rese reperibili dal docente durante lo svolgimento del corso

The course provides the theoretical tools and practical methods that are needed for the basic design of structural elements made of composites materials, both from the structural and manufacturing point of view. The course will discuss the peculiar mechanical properties of composite materials and how these are influenced by the microscopic material structure. It will provide insight on how the strengths and weaknesses of composite materials should be exploited or dealt with during the design of structural elements. In addition, the students will be able to manage theoretical and pratical design tools to strengthen existing structural elements with composite materials.
Case studies dealing with the design and strengthening of simple structural elements will be also presented.

The course will allow students to:
Understand the mechanical and physical properties of composite materials (DdD1);
Define the layout of the composite material to meet specific performance demands (DdD2);
Understand the stress-transfer mechanism within the composite material and between a structural element and the composite material bonded to it (DdD1).
Manage different design guidelines to strengthen existing structural elements (DdD2).
The project laboratory will allow students to:
Exploit the advantages of composite materials and provide proper solution to manage their weaknesses (DdD1 - DdD2);
Design simple structural elements using composite materials (DdD2);
Design strengthening solutions of existing structural elements using composite materials (DdD2).

Composition, microstructure and properties of the main types of fibers and matrices used for the manufacture of composite materials
Manufacturing techniques for composite materials and structures
Experimental characterization of the properties of composite materials with reference to current standards
Elastic properties of composite materials
Composites plate mechanics (Classical Lamination Theory) and its applications
Failure criteria for composite materials and laminates
Examples of applications of composite materials in the various fields of structural engineering
Applications of the finite element method to composite structures: outlines
Bond behavior of composite material applied to existing structures
Bending and shear strengthening of existing structural elements with composite materials
Confinement of existing structural elements with composite materials

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
Evaluation is based on the homeworks assigned during the course and on a final project. The final project will involve either the design of a simple composite structure decided by the students or the design of a strengthening solution of an existing structural element using composite materials.
The students will be required to produce a report of the homeworks and of the final project to show that they are able to design a lamination sequence optimal with respect to the stated design goals.
The project will be presented during an oral examination; the project should demonstrate that the student understands and is able to manage the course topics. The oral examintaion will be based on a discussion of the final project; however, questions on all the course topics may be asked.

Barbero, E.J., Introduction to Composite Materials Design, Editore: Taylor & Francis Group, ISBN: 9781420079159
V.V. Vasilev, E. V. Morozov, Mechanics and Analysis of composite materials, Editore: Elsevier, ISBN: 978-0-08-098231-1
J.N. Reddy, Mechanics of Laminated Composite Plates and Shells: Theory and Analysis, Editore: Taylor & Francis, Anno edizione: 2003, ISBN: 9780849315923

The primary aim of the course is to introduce students to design techniques for the most widely used and applied structural elements, with an emphasis on sustainability as a core principle. Throughout the design process, particular attention will be paid to the integration of structures with both architectural and technical systems, ensuring that each solution not only meets performance criteria but also minimises environmental impact and resource consumption.
The course will equip students with the knowledge to formulate and compare various admissible solutions for structural problems within a framework that prioritises optimisation and sustainable development. This includes evaluating materials, construction methods, and life cycle costs to favour approaches that reduce carbon footprint and promote long-term durability.
At the heart of "conceptual design" lies a simple, effective, and safe strategy to "activate" and "guide" the “draft” design process that generates a reasonable number of alternative solutions, all satisfying boundary conditions, sustainability criteria, and structural requirements. These alternatives can then be further refined through systematic optimisation to achieve the optimal balance between safety, efficiency, and environmental responsibility, culminating in the final design choice.

According to Dublin Descriptors (DD) passing the exam certifies the acquisition of the following results:
DD 1, (conoscenza e comprensione) ( knowledge and understanding ):

• conoscenza degli strumenti utili alla concezione degli schemi strutturali e al dimensionamento degli elementi strutturali - knowledge of the tools useful for the conceptual design of the structural elements and schemes;
  DD 2, (capacità di applicare conoscenza e comprensione) ( applying knowledge and understanding ):
• capacità di definizione degli schemi strutturali e di dimensionamento degli elementi strutturali - ability to define structural schemes and dimensioning of structural elements;
  DD 3 (autonomia di giudizio) ( making judgements ), DD 4 (abilità comunicative) ( communication skills ), DD 5 (capacità di apprendimento) ( learning skills ):
• capacità di operare scelte progettuali in autonomia - ability to make design choices independently (DD 3, DD 5).

To achieve the goals outlined above, it is essential to introduce “rough” design formulations that emphasise both structural efficiency and sustainable practices. This process involves comparing the physical-mathematical model of the structure, probabilistic evaluations of performance under various critical scenarios, results from laboratory and on-site tests, and insights gained from experience with similar projects. Incorporating sustainability at every stage means selecting materials and systems that minimise environmental impact, favour renewable resources, and optimise the structure’s life cycle performance.
Ultimately, structural design emerges as an iterative and systematic process, in which the final scheme “reveals” itself through a series of progressively refined sketches, each iteration improving upon material choice, carbon footprint, durability, and integration with architectural and technical requirements.
Specific topics include:

• The aims of sustainable structural design
• Design methods with a focus on optimisation and environmental impact
• Optimisation criteria and life cycle analysis
• Bracing systems for efficiency and sustainability
• 3D frames (reinforced concrete, steel, composite, timber, and hybrid structures)
• Trussworks, including timber and hybrid solutions
• Vierendeel beams
• Arches
• Plates and slabs
• Shells
• Suspended and cable-stayed structures
• Strategies for minimising carbon footprint and maximising resource renewability

Prova orale obbligatoria
During the practice hours four assignments should be carried out by team of 2 students. The topics covered by practice hours are selected among the ones presented in the course and applied to a real structural case. The achievement of the course's goals will be verified by means of an oral exam consisting of discussion of the submitted homework and open questions. Grade is individual and based as follows:
1) 50% oral discussion
2) 50% homework marks

The goal of the course is to enable students to have a sound knowledge of the response of structures to earthquakes, and master the engineering methods and approaches necessary for the design of safe structures in earthquake prone areas.
The course covers the main physical aspects of the response of structures to ground motion, the rules commonly adopted for the design of structures for seismic actions and their application to structural design as intended by the European a-seismic norm Eurocode 8 and the Italian Building Code, the evaluation of the performance of existing structures. Each topic is treated both theoretically and practically through project works.

The purpose of the classes and application sessions is to let the students

• understand the physical laws governing the response of structures to the ground motion and
• acquire the knowledge of the rules to be followed for the correct design of structures in seismic areas, as specified by the most common building codes.
  As a consequence, students should also become capable of a critical evaluation of the behaviour exhibited by real structures under the effect of seismic actions.
  All the above implies the acquisition of the correct terminology which is commonly in use in seismic engineering problems, through which effective communication capabilities can be developed.
  By the end of the course, the learning capabilities of the class are assessed through suitable exam modalities.

Although the course “099243 - EARTHQUAKE RESISTANT DESIGN (I.C.)” is constituted by two modules ( Earthquake Resistant Design 1 and 2 ), these are fully integrated and both spread over the two semesters. The following list of topics corresponds to the total contents of the integrated course.
First part: Design of new building structures for earthquake resistance.
Seismic action definition:
fundamentals of seismology: seismic wave origin and propagation; surface motion description and effects;
seismic response of SDOF systems: the response spectrum;
Linear response of buildings to the seismic motion:
modal analysis of frame structures;
structural modelling for seismic analysis: mass and stiffness representation;
linear analysis of frame structures: static equivalent, modal, and time history analysis;
Non linear response of structures:
the behaviour factor theory;
global and local ductility demands;
global and local collapse mechanisms and capacity design;
structural regularity; response computation: non-linear static analysis.
Design of buildings for seismic actions:
reference building codes: Eurocode 8 (Part 1), Italian Code (NTC-18);
general requirements for the design of building structures;
concrete structures: structural typologies, behaviour factors, specific rules for the design of structural elements (beams, columns, nodes, walls);
steel structures: structural typologies, behaviour factors, specific design rules, action modification in the capacity design.
Criteria for the sizing of buildings under seismic actions.
Numerical analysis of buildings for seismic actions:
finite element analysis by commercial codes;
comparison between experimental and numerical response of structures;
analysis and design of typical frame buildings.
Second part: Special problems and special structures.
Vibration control: general principles.
Base isolation: principles; isolation systems; design of isolated structures; code provisions.
Energy dissipation: principles; velocity dependent devices; displacement dependent devices; design of structures with supplementary energy dissipation systems; tuned mass dampers and liquid mass dampers.
Amplification of seismic motion in relation to local soil conditions.
Seismic evaluation of existing structures: knowledge levels and confidence factors; material and detail characterization.
Experimental testing and monitoring: laboratory tests on devices, components and structures; shake table and pseudodynamic tests; in-situ monitoring of dynamic response.
Masonry structures: material properties and resistance; box-type behaviour; response evaluation (global shear resistance, collapse mechanisms, refined analysis); structural details and strengthening interventions; vulnerability analysis.
Special structures (bridges, silos, …).

Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, senza revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
For the exam, students are required to prepare two written reports in relation to:
analysis and design of a building structure (detailed design of beams, columns, joints, walls);
design of a building with base isolation or supplementary energy dissipation
The final exam consists in a discussion of the reports. These can be prepared by groups of two or (maximum) three students.
The above exam modalities allow to assess the achievement of the following goals by the students:

• understanding of the physical concepts governing the response of structures to the ground motion;
• knowledge of the rules commonly adopted for the design of structures for seismic actions and ability to use them in technical applications;
• critical evaluation of the performance of existing structures under the effect of earthquakes;
• acquisition of a proper terminology for the discussion of the seismic behaviour of structures.

CEN / TC250 / SC8, Design of structures for earthquake resistance. General rules, seismic actions, rules for buildings, Editore: CEN, Anno edizione: 2004
Note: Norma europea EN-1998-1: Eurocode 8 - Part 1
Michael Fardis, Seismic Design, Assessment and Retrofitting of Concrete Buildings based on EN-Eurocode 8, Editore: Spinger, Anno edizione: 2009, ISBN: 978-1-4020-9842-0
Aurelio Ghersi, Pietro Lenza, Edifici antisismici in cemento armato, Editore: Dario Flaccovio, Anno edizione: 2009, ISBN: 8877588799
Andreas Kappos, G.G. Penelis, Earthquake Resistant Concrete Structures, Editore: CRC Press, Anno edizione: 1996, ISBN: 9780419187202
Michael N. Fardis, Eduardo Carvalho, Amr Elnashai, Ezio Faccioli, Paolo Pinto, Andre Plumier, Designer's Guide to Eurocode-8: Design of Structures for Earthquake Resistance, Editore: Thomas Telford, Anno edizione: 2005, ISBN: 978-0-7277-3348-1
Michael N. Fardis, Eduardo Carvalho, Amr Elnashai, Ezio Faccioli, Paolo Pinto, Andre Plumier, Guida all'Eurocodice-8: Progettazione delle Strutture per la Resistenza Sismica, Editore: EPC, Anno edizione: 2011, ISBN: 978-88-6310-276-5
Edmund Booth, Earthquake Design Practice for Buildings (3rd edition), Editore: Thomas Telford, Anno edizione: 2014, ISBN: 9780727757944
Note: English version (original)
Edmund Booth, Progettazione sismica di edifici, Editore: EPC, Anno edizione: 2015, ISBN: 978-88-6310-690-9
Note: Italian version
C. Christopoulos, A. Filiatrault, Principles of Passive Supplemental Damping and Seismic Isolation, Editore: Eucentre, Anno edizione: 2023, ISBN: 9788885701182
F. Naeim, J.M. Kelly, Design of seismic isolated structures. From theory to practice, Editore: John Wiley & Sons, Anno edizione: 1999, ISBN: 0-471-14921-7
M. Dolce, F.C. Ponzo, A. Di Cesare, G. Arleo, Progetto di Edifici con Isolamento Sismico - Seconda Edizione, Editore: Eucentre, Anno edizione: 2013, ISBN: 88-6198-050-1

Organizzazione e realizzazione dei SIT: componenti organizzative, metodi di lavoro, infrastruttu-re di calcolo e gestione, dati. Acquisizione dei dati e fonti d'informazione. Gestione dei dati: funzioni del sistema, organizzazione dei dati (componente descrittiva e geometrica). Progettazio-ne dei SIT: analisi preliminare e delle alternative, progetto di dettaglio delle componenti, messa in esercizio. Strutture dati e strategie d'implementazione nei SIT: modelli esterno, concenttuale, logico e fisico. Offerta di servizi: cartografia; catasto urbarno e dei terreni. Reti di circolazione e distribuzione e delle imprese di trasporto, comunicazione e telecomunicazione, pianificazione, progettazione, sistemi di navigazione e di guida.

Part I - Principles of Virtual Works, Virtual Forces and Virtual Displacements. Matrix formulation of the Force and Displacement Methods. Modelling of frame systems. Stiffness matrix. Equivalent nodal forces. Rigid constraints. Assembly of elements. Solution of linear equation systems. Stress computation. Part II - Release of degree of freedoms. Beams with varying cross-section. Offsets. Shear walls. Grillages. Prestressing. Beams on elastic foundation. Elastic constraints. Imposed displacements. Inclined constraints. Conditioning of linear equation systems. Checking of results. Characteristic problems in modelling of frame systems.

Tools for The Environmental Protection. The three EU directives on the Environmental Impact Assessment. The Italian legislation. The Evironmental Impact Assessment (EIA) national and regional procedure: differences. Methodological approaches for the EIA. The administrative procedure. The Environmental Impact statements (EISs): aim and summary. Indexes and indicators. Models and scenario analysis. Matrixes, diagrams and weighting procedure. The final evaluation. Mitigation and compensation measures. An example of spatial EIA. An example of linear EIA. Environmental Management Systems: ISO 14000 and EU EMAS. The Strategic Environmental Assessment (SEA): criteria and experiences. Computer-based Laboraty: ECOLABEL. LCA. Application of the EIA software. SEA Example by means of the DASHBOARD software.

The integrated course comprehends two modules of HYDROGEOLOGICAL RISKS IN MOUNTAIN AREA and a module of LABORATORY OF EMERGENCY PLANNING. The structure of the course then requires the ability to merge several disciplines with different approaches in order to create a complete hydrogeological risk scenario and produce an emergency plan to orient human decisions and actions under stress.
The main goal of the engineering geology part of the course is to improve the knowledge of geological and geomorphological processes in a hydrographic basin, studying landslides as well as the erosion phenomenon, achieving the capability to critically interpret any quantitative information.
The geological section of the integrated course provides the fundamental knowledge required to understand the geological and geomorphological processes governing hydrogeological hazards in mountain environments. The module focuses on slope instability, landslide processes, erosion dynamics, and the role of geological and geomorphological conditions in controlling hazard occurrence and evolution.
Students develop the ability to interpret geological, geomorphological, and geotechnical information, critically analyse quantitative data, and identify the factors controlling hydrogeological instability. The acquired knowledge enables them to assess the geological framework of a catchment and to provide the geological basis for hydrogeological hazard assessment within the broader context of risk analysis and emergency planning.
see also: https://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%29HY.1943-7900.0001863

Knowledge and understanding:
After successfully completing the geological section of the course, the student:
knows the geological and geomorphological processes controlling hydrogeological hazards in mountain environments;
knows the mechanisms governing slope instability, mass movements, and erosion processes;
knows the main methods for geological and geomorphological investigations, landslide characterization, sediment transport and monitoring;
understands the role of geological and geomorphological data in hydrogeological hazard assessment.
Applying knowledge and understanding:
After successfully completing the geological section of the course, the student is able to:
interpret the geological and geomorphological framework of a study area;
identify and characterize slope instability and erosion processes using field observations and available datasets;
analyse and critically interpret geological, geomorphological, and geotechnical information for hydrogeological hazard assessment;
propose appropriate investigation, monitoring, and mitigation strategies for slope instability.
Making judgments:
The student has gained the ability to:
critically evaluate geological and geomorphological information for the assessment of hydrogeological hazards;
identify the main controlling factors and sources of uncertainty affecting slope instability and erosion processes;
autonomously interpret investigation results and support geological decisions in hydrogeological risk assessment.
Communication skills:
After successfully completing the geological section of the course, the student has proven the ability to:
communicate geological and geomorphological interpretations using appropriate scientific terminology;
present and discuss the results of geological analyses with both technical and multidisciplinary audiences;
contribute effectively to multidisciplinary teams involved in hydrogeological hazard assessment and risk management.

Engineering Geology
Introduction to hydrogeological processes in mountain environments. Geological and geomorphological processes controlling landscape evolution. Slope processes, landslides, erosion, sediment production, and their interaction within hydrographic basins.
Geological hazard and risk. Concepts of hazard, susceptibility, vulnerability, exposure, and risk. Engineering geological approaches to hazard assessment at different spatial scales. Qualitative and quantitative methods, their applicability, limitations, and uncertainty in real engineering problems.
Landslide processes and triggering factors. Landslide classification, mechanisms, predisposing and triggering factors, temporal evolution, and process recognition. Analysis of local and regional instability conditions induced by geological, geomorphological, hydrological, and climatic factors.
Engineering geological investigations and monitoring. Geological and geomorphological surveys, field mapping, remote sensing techniques, and geotechnical investigations. Monitoring methods for slope instability, including surface and subsurface instrumentation, displacement measurements, and interpretation of monitoring data for hazard assessment.
Engineering geological modelling. Development of conceptual and physical models of unstable slopes. Geometrical representation of geological bodies, definition of boundary conditions, hydrogeological and geotechnical parameterization, and integration of multidisciplinary datasets for engineering geological analyses.
Soil erosion and sediment production. Hillslope erosion processes and sediment yield estimation at the catchment scale. Empirical and physically based approaches for quantifying erosion and sediment production. Influence of land use, geology, topography, and climate on erosion dynamics.
From hillslope processes to river hazards. Coupling between slope instability, sediment production, sediment transport, and river morphology. Effects of sediment delivery on channel evolution, river conveyance, and flood hazard. Geological contribution to the assessment of cascading hydrogeological processes and integrated risk analysis.

Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
Students may sit for the examination at any scheduled exam session, provided that the project report developed during the course has been submitted in advance for preliminary evaluation.
During the course, students work in groups on a real case study, integrating the contributions of the different modules of the integrated course. Within the Engineering Geology section, students analyse geological and geomorphological data, identify the main hydrogeological hazards, develop conceptual and physical models of slope instability and erosion processes, and provide the geological input required for hazard assessment. These results are then integrated with the outcomes of the other disciplines to develop a comprehensive hydrogeological risk scenario and support the preparation of an emergency plan. The project report enables students to apply the theoretical concepts introduced during the lectures, critically interpret multidisciplinary datasets, and synthesize the results into a coherent technical document.
The final assessment consists of an individual oral examination based on both theoretical questions and the discussion of the project. The theoretical questions are aimed at verifying the student's knowledge and understanding of engineering geological concepts and methodologies. The discussion of the project evaluates the student's ability to apply this knowledge to a real case study, critically interpret the results, justify the adopted methodological choices, and effectively communicate the outcomes using appropriate scientific and technical terminology.

PLEASE REFER TO THE FORMS FOR THE SINGLE PARTS.

The course provides essential theory and multidisciplinary knowledge to understand environmental phenomena and assess how new projects may impact their surroundings.
The primary objective is to provide information about methodologies and tools for quantifying the impacts of newly constructed works, as well as the skills required to evaluate their environmental compatibility or determine if mitigation is necessary.
Course learning goals:
Predict how new projects affect known environments.
Locate and extract relevant data on territorial control.
Use simulation tools to evaluate environmental changes from construction in complex systems.
The course includes group Lab work where students conduct an Environmental Impact Assessment (EIA) on proposed case studies—such as road infrastructure or wastewater plants—using IT tools like pollutant dispersion models and GIS from class exercises, and present their findings to the instructor and peers.

At the end of the learning process, the student will know, understand, and be able to apply the acquired knowledge to:
assess the environmental impacts of new projects or infrastructure by considering their features and both human and natural factors (e.g., whether emissions from a new source, given local weather conditions, could significantly worsen air quality);
extract key environmental data on territorial status for site assessments before and after introducing new infrastructure;
evaluate, by applying independent judgment and suitable environmental simulation tools, the possible changes a project may cause in complex environmental systems.
Specifically, the expected learning outcomes are the following:
D1. Knowledge and understanding: a) the student knows the fundamental principles of Environmental Impact Assessment for new works/infrastructures; b) knows the terminology and type of tools necessary to predict the impacts of a future work/infrastructure; c) understands the importance of scenario analysis and the need to define qualitative-quantitative impact assessment scales (e.g., negligible impacts, perceptible impacts, mitigable and non-mitigable impacts;
D2. Applying knowledge and understanding: the student is able to a) set up an Environmental Impact Assessment on a case study; b) identify key environmental components and predict impact scenarios; c) determine necessary data, tools, and software for assessing infrastructure impacts.
D3. Making judgements:
After passing the Lab project test, the student:
a) Demonstrates the ability to independently evaluate a case study that is not directly covered during the course and provide reasoned decisions;
b) Demonstrates the capacity to critically evaluate the credibility of modeling tools used in simulating assessment scenarios.
D4. Communication skills:
The student communicates the results of the lab project assessment in a clear and understandable manner.
D5. Learning skills: the student possesses the skills required for independent further study.

The course will cover the following topics:
the regulatory aspects of procedures related to Environmental Impact Assessment (EIA), e.g., EU directives, Italian legislation, and the differences between national and regional EIA.
the different approaches to EIA linked to the administrative procedures provided by the relevant regulations.
The contents of the Environmental Impact Study (purpose, index, the programmatic, project, and environmental framework, prediction and assessment of impacts, compensations, mitigations, and monitoring);
Indicators, and scenarios commonly used in EIA procedures, analyzed for each environmental component (atmosphere, water environment, soil and subsoil, vegetation, flora, fauna and ecosystems, public health, physical agents, and landscape);
prediction and calculation methodologies used for the assessment of impacts on the main environmental components considered (health, water, air, soil, landscape, habitats, ecosystems, physical agents, and landscape). Several calculation examples and case studies will be presented. Computer-based exercises and laboratory hours are scheduled.
criteria for constructing scenarios and for their comparative evaluation.
Mitigation and compensation measures considered in EIA procedures according to the type of infrastructure.
procedures related to EIA (SEA – IPPC-Integrated Pollution Prevention Control–AIA–VINCA; similarities, differences, and relationships).

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Progetto/i - Elaborato/i facoltativo (a scelta dello studente), di gruppo, senza revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
The evaluation includes a written exam assessing students' ability to organize and present discursive discussions on course topics using appropriate terminology. The project laboratory component, valued at 6 out of 30 points, assesses students' critical thinking, autonomy, and communication abilities through collaborative group work, a comprehensive report, and an in-class presentation. For 8 and 10 ECTS courses, the highest attainable grade is 24 out of 30 for those who do not participate in the project laboratory.

Course slides available on Webeep

The course aims at building the engineering skills needed to evaluate, design, assess and control geotechnical constructions, including structures and infrastructures, with reference to both Ultimate and Serviceability Limit States. Theoretical understanding, analytical and numerical developments underpin a comprehensive design approach, which includes site and laboratory investigation to develop a comprehensive geotechnical model, the choice for suitable material models and the derivation of the parameters, the analysis of time dependent loads including the construction stages, the analysis of alternative doable engineering solutions, the design and the assessment of the geotechnical work, and a monitoring and control plan.

The aim of course is to develop the theoretical, analytical and numerical skills underpinning a general approach to geotechnical design to be used in the engineering practice, for both structures and infrastructures applications. The course is organised in three parts. The first one will address the general approach to geotechnical design, and serves both modules of the course. The other parts will develop the design and assessment procedures for specific engineering applications, including foundations, excavations, soil-structure interaction, embankments and tunnels. The activities are designed to achieve most of the learning objectives during the course period, so that the final personal study period should focus only on a general review of topics, methods and approaches.
At the end of the course the students will be able to:
Plan an appropriate site and laboratory investigation for specific engineering applications, including the mechanical and the hydraulic properties affecting the response of the system;
Build a geotechnical model of the site, choose suitable material models for the different soil layers and calibrate these models based on site and laboratory investigation;
Evaluate ground improvement techniques for unsuitable site conditions;
Complete a preliminary design of an embankment, including compaction specifications;
Choose an unconventional solution, like reinforced earth, lightweight or piled embankment, and give design specifications;
Evaluate different methodologies for underground excavations (tunnels) and the consequences of tunnelling on the stress-strain response of the soil, including ground settlements, with simplified methods.

The content of the course is developed with a combination of homework, lectures and practical sessions. The students will have to pro-actively go through preliminary references and questions to grasp the main issues posed by given categories of geotechnical problems. The lectures will highlight possible solutions, summarise the theoretical and analytical tools needed for the development of a viable solution, and eventually introduce the calculation procedures to assess SLU and SLE. The practical sessions include exercises and applications aimed at showing how the most frequent applications in geotechnical engineering can be tackled and assessing the comprehension of the main theoretical background concepts. Worked examples on operative design and assessment will be provided. Few compulsory summative group home assignments will be proposed. The students will have to hand in the reports as part of the final evaluation.
The exam includes an oral examination, which will start with a discussion on the given home assignment, and will include the assessment of the learning objectives together with the background theoretical concepts.
In brief, the topics addressed during the course include:
PART 1 – Basic Principles (serving both modules of the integrated course 056261: 056259, 056260)
What is Geotechnical Design?
Principles of Geotechnical Design: materials, actions, boundary and initial conditions.
Investigating and designing a geotechnical model of the ground.
Uncertainty, semi-probabilistic approach, Serviceability and Ultimate Limit States.
PART 3 – Ground improvement, earth constructions and underground constructions (056260)
Ground improvement techniques for unsuitable site conditions.
Reinforced earth structures.
Design of embankments, soil compaction and compaction specifications, construction strategies, lightweight embankments, piled embankments.
Tunnels: general concepts, tunnelling techniques, lining systems, ground displacements due to tunnelling.
Basic principles of geotechnical monitoring: planning and designing a monitoring system.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
Assessment of the learning objectives includes formative assessment during the course period and evaluation assessment at the end of the course. During the course the students will get group assignments to be completed as homework. For those groups who will hand in the reports by the deadlines given in due course, preliminary assessment and feedback will be given, for them to self-evaluate achievement of the learning objectives and improve any insufficient part. Handing in the assignments in due time during the course is highly recommended, though not compulsory.
All the home assignment reports must be handed in one week before the chosen examination date, the latest, for the final evaluation purpose.
The final evaluation will include the home assignment reports and an oral examination. The written reports will be evaluated for the student capability to bring theoretical knowledge towards a mature solution of the given practical engineering problem (e.g., designing the foundations for a civil engineering structure) including the design of the investigation, the development of the geotechnical model and its calibration, the rationale behind a specific choice for a foundation, excavation, or construction work, the design and the assessment of the geotechnical work, and the control and monitoring strategies. The weight of the written assignment on the final mark is 0.3. The oral examination will start with a discussion on the content of the reports, and aims at assessing achievement of the learning objectives, including the fundamental theory, which geotechnical design is built upon.

Journal and/or conference papers and/or book chapters uploaded on WeBeep https://webeep.polimi.it/course/view.php?id=2737
Course notes on selected topics uploaded on WeBeep https://webeep.polimi.it/course/view.php?id=2737

Students will extend their knowledge of Soil Mechanics and Geotechnical Engineering towards relevant problems involving dynamic/cyclic effects, as the ones induced by earthquakes. The fundamental focus of the course ranges from the description of cyclic/dynamic soil behaviour to its implications in geotechnical design in seismic conditions. Practical applications are covered to improve the grasp and use of fundamental principles.

The contents fo the course are taught for students to be able to:

• describe the cyclic/dynamic behaviour of soils over the small-to-large strain range
• obtain cyclic/dynamic parameters describing soil behaviour with laboratory and site testing procedures
• assess the liquefaction risk of a construction site and design mitigation strategies
• apply standard methods for the design of foundations and retaining structures in seismic conditions
• explain real observation of the response of geostructures in seismic conditions

• Soil cyclic/dynamic behaviour: evolution stiffness and strength at different strain levels
• Laboratory testing of soils in dynamic/cyclic conditions
• In situ determination of soil dynamic properties
• Liquefaction: experimental evidence, theoretical interpretation, assessment, mitigation
• Design of retaining walls in seismic conditions: ultimate and serveicebility limit states
• Design of cantilever walls in sesmic conditions: ultimate and serveicebility limit states
• Dynamic soil-structure interaction: kinematic and inertial interaction
• Design of shallow foundations in seismic conditions
• Design of deep foundation in sesmic conditions
• Seminars given by professionals and researchers on specific issues (e.g. regulations, foundation of bridges...)

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
Assessment will include an oral exam and written take-home assignments. The former will aim to assess fundamental knowledge and the understanding of theoretical concepts, whereas the ability to bring theoretical knowledge to the solution of practical engineering problems will be evaluated through the latter. Assigments will span the interpretation of experimental data and the design of geostructures in seismic conditions.

Steven L. Kramer, Geotechnical Earthquake Engineering, Editore: Prentice Hall
Teresa Crespellani, Johann Facciorusso, Dinamica dei terreni per le applicazioni sismiche, Editore: Flaccovio

Industrial Hydraulics is an integrated course consisting of two modules, each worth 5 CFU (ECTS credits): 058356 – Industrial Hydraulics [Mod. 1] and 058357 – Industrial Hydraulics [Mod. 2]. A reduced 6-CFU version of the course, entitled Management and Control Design of Fluid-Dynamic Processes, is also available.
The course aims to provide students with both theoretical knowledge and practical skills related to hydraulic systems, process instrumentation, fluid dynamic monitoring and control. Students will become familiar with the operating principles and applications of the most commonly used instruments for flow, pressure, and temperature measurements, as well as with the main hydraulic devices employed in water systems, including valves and pumps.
The course combines lectures, laboratory activities, and a project-based learning approach. During the laboratory sessions, students will experimentally characterize hydraulic devices using professional instrumentation. In the project activity, students will design and evaluate efficiency improvements for a civil water distribution network through hydraulic modelling and data analysis.
The course also benefits from the contribution of industrial partners, including Endress+Hauser Italia S.p.A., KSB Italia S.p.A., Idragest s.r.l., J+S s.p.a., and Bermad Italy s.r.l., providing students with direct exposure to state-of-the-art technologies and industrial applications.

Knowledge and ability in understanding:
At the end of the course, students will:
understand the operating principles and applications of the main instruments used for fluid dynamic and process monitoring, including flowmeters, pressure sensors, and temperature sensors;
understand the operating principles, performance characteristics, and applications of the main hydraulic devices, including pumps and valves;
understand the fundamentals of hydraulic modelling and the operation of civil water distribution networks;
understand the principles of data acquisition and experimental characterization of hydraulic components.
Ability in applying knowledge and understanding:
Students will be able to:
select appropriate instrumentation for hydraulic measurements and process monitoring;
acquire, process, and interpret experimental data obtained from hydraulic instrumentation;
characterize the performance of hydraulic devices through laboratory testing;
develop and evaluate hydraulic simulations of water distribution networks;
propose technical solutions aimed at improving the efficiency of civil water distribution systems.
Making judgments:
Students will be able to:
critically analyse experimental and simulation results;
evaluate the performance of hydraulic systems and components based on measured data;
identify suitable engineering solutions for improving the efficiency and reliability of water distribution networks;
compare alternative technical solutions considering operational, economic, and engineering constraints.
Communication skills:
Students will be able to:
effectively communicate technical concepts related to hydraulic systems and instrumentation;
present experimental results and engineering projects using appropriate technical language;
work effectively within multidisciplinary teams and communicate project outcomes through oral presentations.- managing and restitution of project
Learning ability:
Students will be able to:
independently acquire and interpret technical documentation related to hydraulic instrumentation and systems;
use professional software and measurement tools for hydraulic analysis;

The course is organized around a project-based learning approach. The topics addressed during the course are directly related to the engineering project developed by the students under the supervision of both academic staff and industrial partners. The project focuses on the analysis and efficiency improvement of a civil water distribution network through hydraulic modelling and engineering design.
The theoretical part of the course introduces the operating principles, selection criteria, and applications of the instrumentation and devices most commonly used in fluid dynamic and process engineering. Topics include flowmeters, pressure and temperature sensors, pumps (including pumps operating as turbines for energy recovery), and control valves. The course also provides the fundamentals of fluid transport, water distribution systems, and energy production and recovery processes.
A significant part of the course is devoted to laboratory activities. Working in small groups, students will access the hydraulic laboratory at Politecnico di Milano or at the facilities of the industrial partners. They will use professional measurement instrumentation, data acquisition (DAQ) systems, and dedicated software to perform experiments on real hydraulic systems and to characterize the performance of hydraulic devices under both standard and critical operating conditions. Particular emphasis is placed on data acquisition, data processing, and the interpretation of experimental results.
Throughout the course, seminars and technical contributions from industrial partners—including Endress+Hauser Italia S.p.A., KSB Italia S.p.A., Idragest, J+S, and Bermad—provide students with direct exposure to state-of-the-art technologies, industrial practices, and real-world engineering challenges.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
The assessment will consist of an individual oral examination and an oral group presentation on the project developed during the course.
The group presentation will be delivered at the end of the course and will be evaluated based on the quality of the proposed engineering solution, the ability of each group member to answer questions related to their individual contribution, and the demonstration of effective communication and teamwork skills. Particular attention will be given to the organization of the presentation, the clarity of the technical explanations, and the ability to communicate the project within the allocated time.
The individual oral examination will assess the student's understanding of the theoretical concepts presented during the course, including hydraulic instrumentation, hydraulic devices, laboratory activities, data analysis, and hydraulic modelling of water distribution networks.

The course deals with the 3D modeling by using photogrammetric techniques and processing digital images acquired from terrestrial or drone surveys. At the beginning of the course, the analytical fundamentals of photogrammetry for the sensor orientation and for the object 3D reconstruction will be given. Then, digital images will be introduced together with algorithms for image enhancement and matching. Finally, the products of photogrammetry, such as orthophotos and 3D models, and their productive processes will be illustrated. The sensors for data acquisition will be outlined too. Companion laboratory activities will integrate other classes.

d.i. insegnamento in cotutela con Aziende

The growing interest towards new improved maintenance strategies for both existing and new infrastructures requires the civil engineer to deal with the basics of Structural Health Monitoring (SHM). This is considered a fundamental step towards a sustainable, resilient and smart infrastructure management. The course aims at providing the basic knowledge about SHM, following three main steps: measurement systems, data management and analysis and in the end the final evaluation, with care about the quality of all the phases.
The course aims at providing a practical approach to these problems mainly through laboratory activity and field testing, by which the student will become familiar with the basic aspects of sensing, data acquisition and processing. Lessons will just provide the needed info for hands-on sessions.
Specific attention will be devoted to dynamic measurements, as a tool and a new emerging technology aimed at helping SHM.
A reference will be made to the use of measurements to validate models or to start model updating, enriching the continuous information exchange between experimental and numerical approaches.
At the end of the course the student will be able to make the proper choices to develop a Structural Health Monitoring application and to perform a complete test on own, to be discussed during the exam.

About knowledge and understanding, students are expected to acquire the basics about those aspects closely related to Structural Health Monitoring,, in a close relationship to their general knowledge of civil engineering, to be aware about how to properly design and use a Structural Health Monitoring System.
They will acquire knowledge about the main sensors adopted for Structural Health Monitoring, about data acquisition principles and the basics of the frequency domain analysis
Concerning Application, the students will practice on some proposed cases first, then they will be asked to develop small projects, to demonstrate they reached the goals planned for the Structural Health Monitoring expert, starting from the sensor choice, up to the best data management strategy.
Communication skills are also included, as the they will be asked to discuss their projects, with an autonomous evaluation capability for the defense of their job.
A final goal is the capability to interact with different specialists, also in areas not commonly part of the civil engineering cultural knowledge base, with simplified approach, training then to properly face new situations.

The main topics are:
The meaning of Structural Health Monitoring
Typical approaches of Structural Health Monitoring
Metrology basics
Sensors for Structural Health Monitoring
Static and dynamic aspects in measurements
Data acquisition
Signal analysis, with specific emphasis on the analyses in the frequency domain
The course will be completed with many practical examples or specific workshops, dealing with real examples from existing systems, mainly developed for both structural health and biomedical quantities monitoring.

Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, individuale, senza revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
There are some check points, consisting in small projects which are going to be carried out with the teacher's and or instructor’s help, constituting the base for the exam discussion.
The projects will include both questions about the theoretical knowledge and concerning the experimentation that students will develop on their own.
Every student is asked to bring the reports to the final exam, where a final defense and discussion will be carried out to individually justify the adopted choices. The student needs to show good capability to present the project and discuss it, showing to have gained good critical skills and technical language.

The course Ocean and Coastal Engineering provides the students with the fundamentals of the processes involved in surface gravity waves generation/propagation in the oceans, the transformations in coastal waters and the water-sediment interaction i.e. littoral evolution. Students will also learn how to design reliable sea defenses for both harbor and coast protection and how to predict their effect on coastal dynamics.

From lectures and practical sessions students are expected to learn:
mechanisms of wave generation by the wind
mechanics of surface waves in deep and shallow waters
interactions between waves and structures at sea
beach evolution due to waves action
design of sea defenses

Fundamentals of Physical Oceanography: Dynamics of the atmosphere and of the oceans. Linear Airy surface waves in deep waters.
Wave propagation in shallow waters: wave refraction and breaking.
Wave-structure interaction: reflection, diffraction, radiation. Offshore structures.
Nonlinear dynamics in shallow waters: radiation stresses, mean water level, coastal circulation.
Wave action on beaches.
Coastal dynamics.
Longshore and cross-shore sediment transport.
Littoral protection techniques.
Rubble-mound and vertical breakwaters.
Coastal Engineering.
Port Engineering.
Probabilistic approach to marine structures design.
Wave energy conversion: principles and technologies.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, senza revisioni periodiche, senza presentazione/discussione finale
Exam: the exam is oral and the written report of the practical sessions will serve as preliminary evaluation.
The students must prove they reached a comprehensive understanding of:
formal description of linear surface waves mechanics
mathematical models for wave propagation from deep to shallow waters
modelling of wave-structure interaction
beach evolution modelling
design criteria of sea defenses fro harbour and coast protection
effects of marine structures on dynamics of beaches

Robert G. Dean, Robert A. Dalrymple, Water Wave Mechanics for Engineers and Scientists, Editore: World Scientific, Anno edizione: 1991, ISBN: 981-02-0420-5
Robert G. Dean, Robert A. Dalrymple, COASTAL PROCESSES with Engineering Applications, Editore: Cambridge University Press, Anno edizione: 2004, ISBN: 0-521-49535-0
LEO H. HOLTHUIJSEN, WAVES IN OCEANIC AND COASTAL WATERS, Editore: CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS, Anno edizione: 2007, ISBN: 978-0-521-86028-4
S.K.Chakrabarti, Hydrodynamics of Offshore Structures, Editore: Springer-Verlag, Anno edizione: 1987, ISBN: 0-905451-66-X
R. Silvester, Coastal Engineering, Editore: Elsevier, Anno edizione: 1974, ISBN: 0-444-41101-1

Oceans morphology. Basic concepts of atmosphere dynamics. Fundamentals of ocean dynamics. Air-water interactions. Wave propagation in deep and shallow waters: wave shoaling, refraction, breaking, reflection, diffraction. Linear and nonlinear waves. Wave action on obstacles/structures. Rubble mound breakwaters and monolithic barriers. Wave loads on offshore structures.Wave action on beaches. Morphodynamic modelling. Beach protection.

The aim of the course is introducing the students to the geotechnical and geomechanical applications associated to the offshore environment. Standard theories in the field of soil and rock mechanics are applied to offshore developments for oil and gas applications, as well as to renewable energy source, such offshore wind. When necessary, theoretical aspects not covered in classical geotechnical engineering courses are introduced, including soil behaviour under cyclic loading. The main design tools in order to operate in the field of Offshore Geotechnical Engineering will be covered. The teaching activity will benefit from the active collaboration of Rina Consulting SpA, whose engineers -operating in the field- will contribute with lectures, seminars, case studies and practical activities.

Students will acquire the knowledge to deal with some typical problems of Offshore Geotechnical Engineering, including serviceability and ultimate limit states for offshore foundations, assessment of submarine geohazard and geostructures for energy production, borehole stability, sand production, in situ stress state determination, with particular attention on the comprehension of the basic hydro-mechanical interactions between the soil/rock and the structures. The understanding of the aformentioned issues will be based on theoritical fundamentals related the behavior of sedimentary rocks and cyclic behavior of soils.
Student will then be able to:

• Characterize of offshore sediments based on in situ and laboratory test;
• Characterize from the engineering point of view the behaviour of sedimentary rocks;
• Analyse and design offshore foundation systems - both shallow and deep - according standard approaches well established in the offshore industry;
• Perform wellbore stability analysis;
• Determine the in situ stress state in reservoirs;
• Identify typical geohazard in relation to offshore infrasatructures, e.g. pipeline networks.

Fundamentals:

• Laboratory characterization of mechanical and hydraulic behavior of offshore sediments;
• In situ characterization of state and hydromechanical behavior of offshore sediments (geophysical method - logs - and frac tests);
• Geological aspects of oil and gas related geomechanics;
• State of stress and faulting regimes;
  Applications: offshore geotechnics for energy production
• Elements of laboratory and in situ testing;
• Cyclic behaviour of marine soils;
• Geotechnical assessment of offshore foundations and pipelines.
  Applications: Oil and gas related geomechanics
• Stress state determination from laboratory and field data;
• Stresses around boreholes. Borehole failure criteria. Elements of drilling and wellbore stability;
• Stability analysis of wellbore completion systems;
• Geological carbon storage.
  The teaching activity will benefit from the active collaboration of Rina Consulting SpA, whose engineers -operating in the field- will contribute with lectures, seminars, case studies and practical activities.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
Assessment will include an oral exam and written take-home assignments. The former will aim to assess fundamental knowledge, whereas the ability to apply theoretical knowledge to practice will be evaluated through the latter.

Erling Fjar R.M. Holt A.M. Raaen R. Risnes P. Horsrud, Petroleum Related Rock Mechanics, Editore: Elsevier, ISBN: 9780444502605
Mark Randolph, Susan Gourvenec, Offshore Geotechnical Engineering, Editore: CRC Press, ISBN: 0415477441

The goal of this course is to provide students with the mathematical background and the practical skill to model 3D surfaces by photogrammetric techniques. Students will be familiar with digital images acquired from terrestrial, drone, airplane and satellite surveys and with software packages for 3D modelling and mapping.

Lectures will allow students to:

• describe the geometry of a photogrammetric survey;
• estimate the orientation parameters for an object 3D reconstruction;
• understand the algorithms for digital image analysis and in particular for image matching;
• know the photogrammetric products and their productive process;
• approach some research and advanced topics of photogrammetry.
  Laboratory activities will allow students to:
• calibrate a digital camera for a photogrammetric survey;
• use photogrammetric software packages for 2D/3D modelling;
• design, perform and process a drone survey;
• compare laser scanner and photogrammetric surveys;
• apply photogrammetric techniques for environmental and structural monitoring.

1. FUNDAMENTAL EQUATIONS OF PHOTOGRAMMETRY: Review of least-squares adjustment. Geometrical transformations in the plane and in the space, 2D and 3D rotation matrices and their properties, central projection and collinearity equations. Normal case of stereoscopy: equations for the computation of the object coordinates and their precision. Internal orientation and camera calibration. External orientation of a single photo (space resection), of a pair of photos (relative and absolute orientation), of a block of photos (aerial triangulation by independent models and bundle block adjustment).
2. DIGITAL PHOTOGRAMMETRY: The fundamental principles: definition of a digital image, formats and compression algorithms. The fundamental techniques of digital photogrammetry: image enhancement and filtering, resampling, generation of image pyramids. The algorithms for the automatic determination of homologous points: interest operators, algorithms of image correlation/matching (feature-based, area-based, relational matching). Fundamental principles of computer vision.
3. THE PRODUCTS OF PHOTOGRAMMETRY AND THEIR PRODUCTIVE PROCESS: Stereoscopic restitution. Digital terrain models (DTM), digital surface models (DSM) and their generation by means of photogrammetric techniques or by LiDAR. Point clouds and their interpolation for 3D object modelling. Orthophotos, “true orthophotos” and digital photo-planes. The photogrammetric production of numerical cartography and spatial databases.
4. THE SENSORS FOR DATA ACQUISITION: Aerial analogical photogrammetric cameras: image characteristics, analysis of the distortions and calibration parameters. Aerial digital cameras: operation principle (frame cameras and linear array sensors), the basic sensors (CCD and CMOS). Commercial digital cameras for unmanned aerial vehicles (UAV). INS/GPS systems and their integrated use inside the aerial triangulation. Photogrammetric scanners. LiDAR sensors.
5. APPLICATIONS: Terrestrial (close-range) photogrammetry and terrestrial laser scanning. The use of drones (UAV) in photogrammetry. Remote sensing principles and satellite photogrammetry.
UAV LABORATORY ACTIVITIES:

• Flight planning of a photogrammetric survey by UAV;
• Participation to an outdoor UAV survey, acquiring digital images with a commercial camera mounted on the aircraft and collecting ground control points by GPS receivers;
• Processing of the data acquired during the UAV survey to compute the DSM and the orthophoto of the observed surface by using different photogrammetric software packages.
  OTHER LABORATORY ACTIVITIES
• Digital camera calibration and 3D modelling of a simple object (students are invited to use their own cameras);
• 2D and 3D modelling of a building facade using cameras and LiDAR sensors;
• Georeferentiation of high-resolution satellite images and their use for a glacier monitoring, along with drone and airplane images;
• Survey and processing of an outdoor/indoor trajectory, jointly using cameras and GPS receivers (optional).
  Concerning the programme subdivision, all courses deal with the methodological issues, namely the fundamental equations of photogrammetry, the digital photogrammetry, the products of photogrammetry and the sensors. They differ for applications and laboratory activities. In particular, the 5 CFU course includes the close-range and UAV photogrammetry with the corresponding laboratory activities. The 6 CFU course also includes the laboratory on 2D and 3D modelling of a building facade. The 8 CFU course also includes the terrestrial laser scanning with the corresponding laboratory activities. The 10 CFU course covers the whole programme, namely it also includes remote sensing principles and satellite photogrammetry with the environmental monitoring laboratory.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, individuale, senza revisioni periodiche, senza presentazione/discussione finale
The exam aims to assess students' understanding of the theoretical and methodological concepts underlying the photogrammetric process, as well as their capability to apply these concepts in practical contexts with the support of suitable software tools. The assessment also takes into account students' ability to clearly and accurately explain the relevant topics, using appropriate technical terminology and mathematical formulations.
The exam mainly consists of an oral examination covering the topics addressed during the course. Admission to the oral examination requires the submission of reports on the laboratory activities carried out throughout the course. The quality of these reports contributes to the overall evaluation. Specifically, the final grade is calculated as a weighted average, with the laboratory reports accounting for one third of the final grade and the oral examination accounting for the remaining two thirds.

K. Kraus, Fotogrammetria, Editore: Levrotto & Bella, Anno edizione: 1998, ISBN: 9788882180287
Note: traduzione di S. Dequal
K. Kraus, Photogrammetry - Volume 1: Fundamentals and Standard Processes, Editore: Dümmler, Anno edizione: 1997, ISBN: 3427786846
Note: translated by P. Stewardson
K. Kraus, Photogrammetry - Volume 2: Advanced Methods and Applications, Editore: Dümmler, Anno edizione: 1997, ISBN: 3427786943
Note: translated by P. Stewardson
K. Kraus, Photogrammetry - Geometry from Images and Laser Scans, Editore: Walter De Gruyter, Anno edizione: 2007, ISBN: 9783110190076
Note: translated by I. Harley and S. Kyle
E.M. Mikhail, J.S. Bethel and J.C. McGlone, Introduction to Modern Photogrammetry, Editore: John Wiley & Sons, Anno edizione: 2001, ISBN: 9780471309246
T. Luhmann, S. Robson, S. Kyle and I. Harley, Close Range Photogrammetry - Principles, Techniques and Applications, Editore: Whittles Publishing, Anno edizione: 2006, ISBN: 9781870325509
H. Eisenbeiss, UAV Photogrammetry, Editore: ETH Zurich, Anno edizione: 2009, ISBN: 9783906467863
W. Foerstner, B.P. Wrobel, Photogrammetric Computer Vision - Statistics, Geometry, Orientation and Reconstruction, Editore: Springer, Anno edizione: 2016, ISBN: 9783319115498

The course aims at providing the students the fundamentals about the behaviour, concept and design of precast concrete structures, as also compared to "conventional" cast-in-situ reinforced concrete structures.
The most significant innovations in the field of materials (self-compacting concrete, fibre reinforced concrete, self-healing cement based materials, alkali activated materials, non metallic reinforcement), components (connections), design (earthquake resistance design, durability design) and production/manufacturing issues (additive manufacturing, 3D printing) will be highlighted with the aim of enabling the students not only to confidently use consolidated knowledge (as in current standards and design codes) but also to effectively master innovation in one of the most challenging and dynamic sectors of civil engineering.

Expected learning results will include:

• knowledge of the fundamentals of precast concrete behaviour in different transient, persistent and accidental design situations, also with reference to structural typologies, materials, components - including connection devices - and (sub) assemblies, with reference to global stability, second order behaviour as well as to local problems in the connection regions.
• ability to apply the aforementioned knowledge to the solution of simple "example problems"
• ability to effectively report and motivate, orally, in the solution of the proposed examples, about the reliability of the assumptions and of the adopted methodologies and of the obtainable results; rigorousness of mathematical demonstrations, if any, will also be required.
  The development of the design example will be proposed to the students during dedicated hours and upon request students will be assisted with periodic revisions. The presentation of the design example to the oral exam colloquium is at own's student decision but highly recommended.

General aspects. - The concept of industrialization of constructions. Current situation and future prospects. Lightweight and heavy precast. General criteria for the project. Tolerances design. Quality controls. Implementation, handling and transport problems.
Materials. The materials for prefabrication. Uniaxial compression and tension concrete behaviour: experimental results and constitutive models. Multi-axial behaviour. Fibre reinforced materials. Fire behaviour.
Elastic behaviour of framed structures. Stability of the whole structure. Bracing systems and action of diaphragm, construction typologies. Distribution of horizontal forces: calculation examples. Shear walls: calculation of the deformability in the presence of openings; simplified methods (Rossman and Albiges and Goulet). Analysis of the second order in the elastic range. Critical load and the collapse of some particular patterns: some significant examples. Stability of equilibrium. The elastic stability of the beam during lifting, transport and assembly.
Skeletal structures. Construction types. The bending behaviour of reinforced concrete and prestressed concrete section: moment-curvature diagrams. Frame instability: effects of geometrical and mechanical non-linearity. Distribution of non-linear horizontal actions. Braced systems. Prefabricated beams: typologies, design, verification and construction details. Prefabricated pillarcolumnss: types, design, verification and construction details.
The connections. The dowel-action: experimental results and model calculations. Introduction to fracture mechanics: the problem of the anchor bolt. Lifting devices: types, sizing and verification. Fasteners and Support: types, sizing and verification.
D-regions. The “Strut and Tie” method. Deep corbels. Beam-column nodes. Foundation elements.
Tutorials
They will be focused on the calculation of horizontal actions, the instability of the frames and reinforced concrete and pre-stressed section in the presence of axial force and bending (moment-curvature diagram and interaction domains M-N at the Ultimate Limit States) and connection design. A technical visit and seminars aimed to establish contact with the industries in the sector will be organized.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i facoltativo (a scelta dello studente), individuale, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
The exam consists of an oral colloquium in which the students will be asked to approach two to three simple example problems, focused on the main topics of the course, in order to demostrate

• the level of knowledge they have on the fundamentals of precast concrete behaviour in different transient, persistent and accidental design situations, also with reference to structural typologies, materials, components and (sub) assemblies
• their ability and confidence in applying the concepts related to the aforementioned knowledge to the solution of simple "example problems"
• their ability to effectively report and motivate, in the solution of the proposed examples, about the reliability of the assumptions and of the adopted methodologies and of the obtainable results, together with rigorousness of mathematical demonstrations, if any.

Reference teaching materials will be distributed during the lessons.
Kim S. Elliot, Precast Concrete Structures, Second Edition, Editore: CRC press, ISBN: 9781498723992

Obiettivo generale 1: fornire ai neolaureati la preparazione necessaria per superare positivamente colloqui di assunzione presso: aziende ferroviarie (Gestori di Infrastruttura e Imprese di Trasporto), Istituzioni pubbliche (Ministero Infrastrutture e Trasporti, Regioni, Province, ecc.), Istituti di ricerca e studi professionali, nonché per l'ammissione a corsi di Dottorato e Master di secondo livello (il Master annuale in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari di Roma garantisce l'assunzione presso il gruppo Ferrovie dello Stato Italiane).
Obiettivo generale 2: offrire ai neolaureati l'opportunità di giovarsi di situazioni contingenti favorevoli, per esempio la continua e rilevante richiesta di ingegneri da parte di aziende di trasporto e mobilità di persone e merci. I numerosi e importanti investimenti programmati dal Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza offrono già finora e offriranno nei prossimi anni moltissime opportunità di impiego e di sviluppo professionale.
Obiettivo generale 3: perfezionare la competenza e la professionalità dei neolaureati nel settore "orizzontale" dell'Ingegneria di Sistema, fortemente richieste in ambito lavorativo e necessarie per affrontare la vasta e variegata problematica dell'Ingegneria delle Infrastrutture, della Mobilità e dei Trasporti.
Obiettivo specifico 1: fornire agli studenti l'attitudine alla progettazione di servizi di trasporto ferroviario per la mobilità di merci e viaggiatori, alla gestione delle attività tipiche dei responsabili aziendali della manutenzione dei veicoli, della gestione del materiale rotabile e della circolazione dei treni, nonché alla programmazione dell'orario e del modello di esercizio.
Obiettivo specifico 2: integrare la trasversalità dell’approccio all’Ingegneria dei Sistemi di Trasporto e della Mobilità con la capacità di analizzare in modo interdisciplinare i problemi concreti che l’ingegnere incontrerà nel suo percorso professionale.
Obiettivo specifico 3: migliorare la capacità di lavorare in gruppo e di comunicare verbalmente e testualmente i metodi e i risultati del proprio lavoro.
Obiettivo specifico 4: acquisire competenze che favoriscono il superamento dell'esame facoltativo di Trasporti Marittimi e Intermodali nel secondo semestre del secondo anno della laurea magistrale, che si consiglia di sostenere a chi desidera completare la propria formazione nell'Ingegneria dei Trasporti.

Lo studente che ha superato l’esame conosce i seguenti elementi:
sistema ferroviario: relazioni tra Gestori di Infrastruttura e Imprese Ferroviarie, ruolo delle Istituzioni, in particolare dell'agenzia Nazionale per la Sicurezza Ferroviaria, ruolo degli altri soggetti coinvolti, in particolare gli enti responsabile della manutenzione, elementi essenziali del contesto normativo, componenti tecnologici del sistema, cenni alla normativa regolamentare;
circolazione ferroviaria: cultura della sicurezza, operazioni del distanziamento dei treni lungo l'infrastruttura e di movimento negli impianti e nelle stazioni, regimi di circolazione, sistemi di esercizio;
tecnologie dell'infrastruttura: collegamenti di sicurezza, impianti di blocco, impianti di comunicazione terra-treno e treno-terra;
veicoli: struttura e componenti del materiale di trazione e del materiale trainato, dispositivi di sicurezza, impianto frenante, comportamento dinamico in relazione con l'infrastruttura;
trazione: sistemi di elettrificazione delle infrastrutture ferroviarie, azionamenti installati sul materiale di trazione, comportamento termico degli azionamenti, modalità di impiego efficiente dei veicoli di trazione;
azienda ferroviaria: modalità di produzione del servizio, teoria dei guasti, principi di progettazione della manutenzione del materiale rotabile;
progettazione e gestione del servizio: progettazione dell'orario e del servizio, turnazione del materiale e del personale, formazione dei treni.
Lo studente acquisisce le competenze di base per lo svolgimento, tra le altre possibili, delle seguenti attività:
circolazione sull'infrastruttura ferroviaria: calcolo della potenzialità delle linee e dei nodi, stesura delle specifiche e dei capitolati per la fornitura di impianti di sicurezza della circolazione;
veicoli: valutazione delle prestazioni dei veicoli di trazione e dei veicoli rimorchiati, esecuzione di valutazioni tecnico-funzionali e di metodi speditivi per la redazione dei regolamenti di esercizio, organizzazione di un parco veicoli, stesura delle specifiche e dei capitolati per la fornitura di veicoli motori e rimorchiati;
azienda ferroviaria: programmazione del servizio, progettazione dell’orario, progettazione della manutenzione, produzione del trasporto.
Lo studente consegue la capacità di conoscere gli elementi fondamentali e applicativi del sistema ferroviario per la mobilità delle persone e delle merci, comprendere la sua problematica tipica, apprendere i metodi necessari per la progettazione e la gestione del sistema e applicare le proprie capacità progettuali e gestionali alle varie situazioni che incontrerà nel suo percorso professionale.
Lo studente consegue l’autonomia di giudizio necessaria per:
valutare l’entità e le caratteristiche dei problemi tipici dell’esercizio di un sistema ferroviario e metropolitano;
individuare il metodo più adeguato per risolverli;
lavorare in gruppo e confrontarsi con gli altri soggetti con i quali deve interagire;
comunicare verbalmente e testualmente.

Argomenti dell'insegnamento - A.A. 2025/2026
1 - Sistema ferroviario
Componenti ed elementi di un sistema ferroviario, generalità, definizioni, classificazioni.
Funzioni e requisiti di un sistema ferroviario.
Funzioni e servizi dell'esercizio: movimento, trazione, pianificazione e programmazione, manutenzione, amministrazione.
Panoramica sui veicoli, le composizioni e le prestazioni.
2 - Circolazione, Impianti, Infrastrutture
Principi della circolazione ferroviaria, sicurezza, fail safe. Collegamenti di sicurezza.
Marcia a vista, operazioni del distanziamento, vulnerabilità, comunicazione terra-treno, segnalamento.
Regimi elementari (cenni): bastone pilota, regimi a tempo.
Regimi a spazio, consenso telefonico (cenni fondamentali), blocco manuale (cenni fondamentali), blocco automatico, blocco radio, blocco mobile.
Ripetizione dei segnali continua e discontinua, livelli di automazione, ATC, SCMT, SSC.
Sistemi per l’interoperabilità europea: ERMTS/ETCS.
Circolazione nelle stazioni, itinerari, istradamenti. Collegamenti di sicurezza. Logica meccanizzata, cablata, programmata. Apparati centrali, ACE, ACEI, ACS.
Sistemi di esercizio: spola, DL, DU, DC, DCO, SCC.
3 - Veicolo
Composizioni, rodiggio, caratteristiche generali dei veicoli.
Ruota, sala montata, sospensioni, accoppiamento ruota/infrastruttura, scartamento.
Carrelli, componenti e organi vari.
Organi di aggancio e di repulsione.
Organi di captazione e contatto con l'infrastruttura elettrica.
Equilibrio longitudinale delle forze, fenomeno del cabraggio.
Equilibrio trasversale delle forze, comportamento in curva, compensazione, limitazione della velocità, assetto della cassa variabile e pendolamento.
Ribaltamento e svio.
Apparato frenante, massa frenata, grado di frenatura, determinazione della velocità massima.
4 - Trazione
Elementi generali: sistemi elettrici di trasporto, motori di trazione, sistemi di alimentazione dell'infrastruttura.
Problematica della trazione elettrica.
Elementi di elettrotecnica (cenni fondamentali propedeutici): potenza elettrica, legge di Ohm, cadute di tensione, trasformazione, conversione statica.
Motore asincrono a corrente alternata trifase: diagrammi caratteristici e regolazione.
Motore a corrente continua a eccitazione serie (cenni): diagrammi caratteristici e regolazione.
Comportamento termico e sovraccarico.
Linee di alimentazione.
Sviluppo delle nuove tecnologie.
5 - Programmazione e gestione del servizio
Cenni alla normativa regolamentare: RCT, PGOS, RS.
Composizione e formazione dei treni.
Prestazioni, categorie di velocità, composizioni bloccate.
Potenzialità delle linee e degli impianti.
Progettazione dell'orario. Coincidenze, cadenzamento.
Pianificazione degli interventi e produzione del servizio.
Turnazione del materiale e del personale.
Teoria dei guasti, RAMS, Sistema di Gestione della Sicurezza.
Principi di progettazione della manutenzione del materiale rotabile.
Organizzazione di un'azienda ferroviaria (cenni fondamentali).
Progetto
Durante il periodo didattico gli studenti realizzeranno un progetto integrato e coordinato con quello che si svolge nell'insegnamento parallelo di Progetto di Ferrovie (tenuto dal Prof. Cassano).
Finalità del progetto sono la programmazione, il dimensionamento, la gestione di un sistema, un impianto e/o un servizio ferroviario viaggiatori e merci.
Il progetto è composto, generalmente, da due parti: l'esercizio e l'infrastruttura (o viceversa). Nella prima parte di definiscono le prestazioni richieste a un impianto in funzione del servizio che deve svolgere, nella seconda parte se ne progettano l'infrastruttura, le opere civili e/o la cantierizzazione. Questa seconda sezione fa parte dell'insegnamento di Progetto di Ferrovie.
Il progetto si svolge in gruppi di tre-quattro studenti. Esempi di progetto:
dimensionamento di un impianto di formazione treni a composizione bloccata o non bloccata e della relativa officina,
progettazione di un cantiere fisso o mobile,
dimensionamento di un impianto di smistamento merci o di un terminale intermodale,
configurazione di una stazione di testa o di transito in relazione al servizio programmato,
progettazione di un servizio ferroviario cioè: materiale rotabile impiegato, prestazioni, orario di servizio, conoscendo le caratteristiche dei veicoli e dell'infrastruttura,
circolazione dei treni su una linea omotachica o eterotachica, definendone gli incroci, le precedenze e le tracce orarie.
Ogni studente/gruppo deve procedere autonomamente allo sviluppo del lavoro dopo averlo impostato e discusso con il docente, mettendo in gioco tutto quanto visto nelle lezioni teoriche, nelle esercitazioni illustrate in aula e nella cospicua documentazione disponibile nel sito WeBeep. Ulteriore documentazione è reperibile direttamente e liberamente su Internet; a tal fine è disponibile un elenco di siti consigliati. È inoltre lasciata a ciascuno la completa libertà di acquisire e consultare la documentazione che ritiene utile.
Il contenuto del progetto sarà presentato da ogni gruppo alla fine del periodo didattico e sarà oggetto dell'esame.
Visite tecniche
Se le ore a disposizione lo permetteranno, si organizzeranno possibilmente tre visite didattiche a impianti ferroviari:
sale operative che regolano la circolazione telecomandata delle linee del compartimento di Milano,
depositi e officine Trenord di Milano Fiorenza e di Novate Milanese: locomotive e treni viaggiatori del servizio regionale,
deposito e officina di Milano Smistamento: locomotive del trasporto merci.
Seminari didattici
Compatibilmente con gli strettissimi tempi messi a disposizione dall'orario didattico, è previsto lo svolgimento di seminari tenuti da tecnici esterni, il cui apporto è finalizzato a integrare la didattica teorica trasferendo agli studenti la propria esperienza pluri-decennale nella progettazione e nella gestione di sistemi ferroviari e del servizio che su di essi si svolge. I seminari costituiscono anche una occasione di contatto con le aziende in vista di un eventuale futuro coinvolgimento professionale.
Tesi di laurea
Il docente è disponibile per l'assegnazione di tesi di laurea magistrale con controrelatore e senza controrelatore aventi come oggetto gli elementi trattati nell'insegnamento o, eventualmente, l'ulteriore sviluppo del progetto. Negli ultimi anni una dozzina di tesi a tematica ferroviaria è stata insignita di premi e borse di studio da parte del Collegio Ingegneri Ferroviari Italiani.
Tirocini curricolari e non curricolari
L'acquisizione delle tecniche e dei metodi dell'Ingegneria dei Sistemi Ferroviari può essere efficacemente integrata dallo svolgimento di tirocini presso aziende ferroviarie o altri operatori civili e industriali del settore. Il docente informerà periodicamente gli studenti in merito alla disponibilità di tirocini.
Se il docente ritiene che ne sussistano le condizioni, l'attività svolta nei tirocini può essere ulteriormente sviluppata per la preparazione della tesi di laurea.
Si segnala che in moltissimi casi il percorso esame+tirocinio+tesi si è concluso con l'assunzione o comunque con la formalizzazione di un contratto di lavoro, anche prima del conseguimento della laurea.
Documentazione didattica
Si segnalano questi due testi disponibili nelle librerie e nelle biblioteche del Politecnico: "Ingegneria dei sistemi ferroviari" (Ricci 2014) e "Elementi generali dell'esercizio ferroviario" (Cesari et al. 2017). Essi sono consigliati in quanto forniscono una buona preparazione di base degli argomenti che sono oggetto di approfondimento nell’insegnamento e come testi di riferimento in ambito professionale. Come utile compendio, è disponile la registrazione delle lezioni svolte negli anni accademici precedenti; anche le lezioni di quest'anno accademico saranno registrate e pubblicate al termine del periodo didattico.
Per la preparazione dell’esame non è disponibile un testo commerciale unico ed esaustivo, tuttavia sono messe a disposizione gratuitamente, sul sito WeBeep, le presentazioni usate nelle lezioni e le dispense didattiche.
Alla fine del ciclo didattico si fornisce un documento contenente alcune Linee Guida orientative per la preparazione dell’esame corredate da un elenco molto dettagliato che indica, per ogni singolo punto del programma, le rispettive diapositive delle presentazioni e le pagine delle dispense.
Le presentazioni sono pubblicate sul sito WeBeep prima delle rispettive lezioni per agevolare la scrittura degli appunti.
Durante lo sviluppo delle lezioni i documenti didattici possono subire modifiche e integrazioni finalizzate a migliorare il contenuto dei vari argomenti del programma e soprattutto per rendere più efficace la preparazione dell'esame.
Sono inoltre messi a disposizione molti altri testi la cui lettura è facoltativa, ma vivamente consigliata per migliorare la conoscenza della materia e per supportare i testi forniti dal docente. I testi più rilevanti sono elencati nella bibliografia. L’elenco completo è fornito all’inizio delle lezioni.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
L'esame consiste in un colloquio orale che inizia con la discussione del progetto e prosegue con domande relative agli argomenti trattati a lezione nonché nei seminari didattici e nelle visite tecniche.
Generalmente (ma non necessariamente) le domande riguardano due argomenti fondamentali (che saranno indicati nelle Linee Guida per la preparazione dell’esame) ed eventuali argomenti complementari finalizzati all’incremento della votazione finale.
Durante la discussione del progetto lo studente deve dimostrare di conoscerne i contenuti, i metodi e i risultati.
Ulteriori elementi di valutazione sono costituiti dalla capacità di organizzare discorsivamente l’esposizione con efficacia e linearità, dalla capacità di ragionamento critico sullo studio compiuto, dalla correttezza nell’impiego del lessico specialistico e soprattutto nella capacità di collegamento trasversale con i contenuti dell’Ingegneria dei Sistemi della Mobilità e dei Trasporti acquisiti durante il percorso della laurea magistrale.

Roberto Maja, Circolazione ferroviaria, Anno edizione: 2024
Note: Dispensa del corso
Roberto Maja, Meccanica del veicolo ferroviario, Anno edizione: 2013
Note: Dispensa del corso
Roberto Maja, Frenatura dei veicoli ferroviari, Anno edizione: 2024
Note: Dispensa del corso
Roberto Maja, Trazione ferroviaria, Anno edizione: 2023
Note: Dispensa del corso
Roberto Maja, Composizione e formazione dei treni, Anno edizione: 2025
Note: Dispensa del corso
Emmanuele Vaghi (Dirigente RFI), Progettazione servizio ferroviario, Anno edizione: 2014
Note: Dispensa del corso
Roberto Maja, Manutenzione dei veicoli ferroviari, Anno edizione: 2013
Note: Dispensa del corso
Roberto Maja, Elementi di elettrotecnica e macchine elettriche, Anno edizione: 2022
Note: Dispensa del corso
Stefano Ricci, Ingegneria dei sistemi ferroviari, Editore: Egaf, Forlì, Anno edizione: 2013
Note: Testo commerciale
Cesari F. Rizzo V., Lucchetti L., Elementi generali dell'esercizio ferroviario, Editore: CIFI, Roma, 2° edizione, Anno edizione: 2017
Note: Testo commerciale
Bruno Dalla Chiara et al., Trasporti terrestri ed energia, Editore: Egaf, Forlì, Anno edizione: 2017
Note: Testo commerciale
Giuseppe Acquaro, I Sistemi di Gestione della Sicurezza Ferroviaria, Editore: CIFI, Roma, Anno edizione: 2019
Note: Testo commerciale
Francesca Ciuffini, Orario Ferroviario - Integrazione e Connettività, Editore: CIFI, Roma, Anno edizione: 2019
Note: Testo commerciale
Paolo Beria, Atlante dei Trasporti Italiani - Infrastrutture, offerta, domanda, Editore: Libreria geografica, Anno edizione: 2019
Note: Testo commerciale

The course aims at developing the knowledge necessary to apply the basic Project Management techniques and tools to a complex project. The course deals with the general aspects of project planning and control and such techniques and tools are applied to typical engineering & contracting projects. The course will enable the student to take part effectively in a project team during the development of an industrial project.

With reference to the selected Goals at the Programme level, the Expected Learning Outcomes of the course relate to each Student being able to:

• Identify in a systematic way the relevance of the contextual factors, functions and processes with respect to the performance of a project based on the principles, tools and techniques proposed by the international community
• Set up and solve a problem related to a project,
  At the end of the course the student will be able to:
  apply a range of tool for the project planning and control.
  understand the usefulness of different approaches in specific situation
  identify and manage the scope of a project at different levels of detail
  identify and classify the main stakeholders and risks involved in a project

Project and Project Management: Repetitive and non repetitive processes. Project: features, types, success factors, performance indicators, stakeholders. Project life cycle. Operational, managerial and organizational processes. Project, program and portfolio management. International Standards. Project Management Body of Knowledge. Project Management System.
Scope planning and control: Work Breakdown Structure. Rules and logics for building the project WBS. Work package. Standardization of WP. Scope control.
Time management: Network analysis, early and late schedule, total float. Activity duration and resource allocation. Resource scheduling. Uncertainty management. PERT approach. Schedule control. Physical and economical progress. S curves.
Cost management: cost classification, cost estimating, cost baseline, cost control. Project cash flow.
Earned Value Management: integrated control of project time and cost. Project performance. Estimate to complete. Final performance of the project.
Project risk analysis and management: identification of threats and opportunities, classification, assessment and identification and implementation of response actions. Quantitative analysis of project risks. Simulation. Project robustness and flexibility.
Stakeholder and Megaproject management: identification, classification and specific tolls for their management.
Agil Project Management: Agile manifesto and principles, agile roles, scrum, cerimonies
A practical approach is enforced by means of a mandatory project work to be developed from april to june in class and at home.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, senza revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
Final course evaluation is based on a weghted avarage of an individual written test and the evaluation of a project work (developed in teams during the course). The individual written test aims at verifying the capability of the student to apply project planning and control tools and techniques and to understand the usefulness of different approaches in specific situation, since its is based on both practical (quantitative) and theoretical (qualitative) questions. The project work aims at evaluating the capability to work in team and apply the same tools and techniques to a real case proposed by the gropu in order to let the team to identify and manage the scope of a project at different levels of detail and to identify and classify the main stakeholders and risks involved in a project.

Mauro Mancini, Costanza Mariani, Quantitative tools for a smart project management, Editore: Esculapio, Anno edizione: 2021, ISBN: 9788893852548
Rory Burke, Project Management, Editore: Burke Publishing

Goal of this course is teaching students design criteria for urban regeneration, on the background of planning trends. An environmental, resilient and participatory approach is taken, integrating urban design with environmental sciences, building physics and place making. Addressing the issue of brownfields, students are trained to develop regeneration strategies which go beyond the mere law compliance, envisaging sustainable communities in a circular economy scenario. International case studies are compared.
The laboratory is a design workshop: it develops strategic green masterplans for dismissed sites to be regenerated, urban projects aimed at an advanced environmental performance. The design studio is held by Prof. Fossa in cooperation with guest critics belonging to institutions such as Milan City Planning Department or ULI Urban Land Institute (a non profit international organization, leader in the field of the sustainable use of land). This lab co-management characterizes Regenerative Urban Design as " innovative teaching in co-supervision ".
Theoretical general principles, method and best practices are provided by lectures, often given in dialogue with guest professors of ETH or MIT and guest experts belonging to world class design firms.
The teaching format of the whole Regenerative Urban Design program is included in the post-covid project of the Politecnico di Milano as "4.a - Beyond flipped classroom": the frontal teaching from the chair is concentrated in favour of a more extensive design workshop activity over time, where students work in design teams.

After passing the exam, students will have following skills (according to the Dublin descriptors, internationally shared)
DdD 1) knowledge and understanding of urban regeneration environmental challenges
DdD 2) ability to apply and integrate this knowledge in interdisciplinary design teams as well as in government/governance processes
DdD 3) autonomous design choices for complex projects (strategic green masterplans) and their communication and discussion with stakeholders

LECTURES AND SEMINARS - TOPICS
Regenerative urban design: historical perspective and contemporary scenarios.
Urban regeneration projects: international case studies: a critical comparison.
Design challenges related to global trends (climate change, ageing population, public health and wellbeing, AI and big data).
Internationally shared guidelines for urban regeneration: C40 guidelines (low carbon cities), Leed and Well certifications for districts and communities.
Project method and tools: vision, concept plan, masterplan. A multiscale integrated approach.
The masterplan shift: from traditional real estate developments to socio-environmental performing masterplans
Open space as strategic volume for project climate resiliency and people wellbeing; the user experience perspective.
Sustainable mobility and the new walking paradigm.
Energy, waste, water and materials: design criteria in the framework of circular economy
Project phasing, temporary uses, economic feasibility, real estate business models.
Transforming the places of production and infrastructure: soil remediation issues, industrial heritage, urban manufacturing and urban agriculture.
Project performance beyond law compliance (environment/ecology restoration, improvement and enhancement; value creation; participation, sustainable communities and place making; landscape identity and place branding)
LABORATORY: DESIGN WORKSHOPS
Students are required to develop vision, concept plan and strategic green masterplan for the regeneration of a dismissed area. Students work in design teams, developing different projects on the same given site. The design workshops simulate a participatory design process in the framework of a design-developer competition.
Design workshops are led by prof. Fossa together with invited experts, members of Urban Land Institute, technical officials of the City Planning Department.
At the end of the lab student teams present and discuss their projects with guest critics of international level (professors, professionals, stakeholders and local government representatives).
A project site is chosen whose redevelopment is foreseen by the city plan or focused by the local political agenda, in order to get students to participate in the real process of urban regeneration. On-site workshops are also organized.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
The evaluation of student design skills is based on 2 critical reviews of the project: a mid-term critique of the design work in progress (analysis, vision and concept plan) and a conclusive critique of the masterplan. The final project presentation by the teams allows to evaluate student ability in communicating, discussing and debating project choices and the project performance (with focus on the environmental performance)
The following individual oral exam has the aim to verify the individual contribution to the design team and the theoretical understanding of method and design criteria.
The whole evaluation of the student combines the quality of the project, the individual contribution to the design team and the oral exam results.
Main evaluation criteria are:

• method awareness and coherence
• sustainability of the design approach
• project focus on environmental performance

Danilo Palazzo, Frederick Steiner, Urban Ecological Design. A Process for Regenerative Places, Editore: Island Press, Anno edizione: 2012, ISBN: 978-1597268295
Brent D. Ryan, The Largest Art - A Measured Manifesto for a Plural Urbanism, Editore: The MIT Press, Anno edizione: 2017, ISBN: 978-0262036672
Fossa G., Deponte D., Gorrini A., Shaping space for ever-changing mobility. Covid-19 lesson learned from Milan and its region, Editore: TEMA Journal of Land Use, Mobility and Environment, Napoli, edizioni Università Federico II, Anno edizione: 2020
Note: Special issue "COVID-19 vs CITY-20 Scenarios, Insights, Reasoning and Research"
Baojie He, Yupeng Wang, Ali Cheshmezangi, Urban Climate and Urban Design, Editore: Springer Nature, Anno edizione: 2025, ISBN: 978-981-96-1521-6

The course drives the student to design hydraulic works for flood risk reduction, merging the Italian traditional design experience with the recent outcomes in hydrology and fluvial processes.
The design of the hydraulic works is defined according to consideration: on residual risk analysis, environmental, sediment transport and vegetation impacts, maintenance needs.
Italian and European laws on the river basin management and reclamation. Hydrology recalls: river geomorphology, flood modelling via distributed and lumped models. Flood risk analysis: flood routing models and numerical methods for hydraulic risk analysis. Basin scale erosion. Solid transport in river stream, suspended and bottom sediment transport, regime and equilibrium theories, debris flow routing. Structural and non-structural flood defences. Design of: longitudinal and transversal defences, retention basin, diversive channel, soil bioengineering techniques. Interaction between river restoration works and river ecosystem.
Lecture Hours = 60, Design laboratories for 40 hours

The student will be able to analyse the river processes and design the most appropriate hydraulic works providing its size and its level of reliability.
The student will be able to understand the most important fluvial process that the hydraulic works have to correct and will be able to identify the most appropriate works improving the river design works and reducing their environmental impacts.
The student will develop the konoweledge and comprehension of the most important fluvial processes such as water profile and energy dissipation effects, Sediment transport in river reach, Effect of vegetation type on river stream.
The student will experience the capacity of identify the main problems and the most appropriate fluvial defences using structural and non structural approaches.
The student will acquire a capability of autonomous work in design river engineerings works.

1. Legislation. The EU directives and Italian regulations for river engineering and basin reclamation: flood risk management and environmental impact mitigation.
2. Fluvial Morphology and fluvial forms: impact on river engineering
3. Deisgn discharge in river engineering works and residual flood risk management. The design freebord, Recall of flood frequency analysis: regional and local analysis, direct and indirect methods. Impact of climate and land cover change on flood risk. Distributed and lunped Hydrological models for surface runoff and flood routing. GIS application for retrieving river basin parameters
4. Flood risk definition. Flood Hazard in urbanized and rural environments, flood vulnerability and damages. recall of flood routing models, infrastructure impacts on backwater profiles, internal and external boundary conditions, the role of rigid and flexible vegetation on the roughness coefficient.
5. Mapping inundated areas, hydraulic and geomorphologic methods
6. Solid Transport in river stream. Source of fluvial sediment, model for river basin erosion assessment; soil slip and effect of soil hydrology and vegetation cover; solid transport processes: suspended and bed transport; the De Saint Venant Exner equations; river bed erosion and aggradations; sediment Initial motion condition: dynamic and cinematic approach; the Shields abacus application from laboratory to field case studies. Solid discharge estimates: models on initial motion excess discharge and velocity, probabilistic models. Design discharges for equilibrium river bed profile; measuring and monitoring solid transport for river maintenance, solid transport effects on hydraulics structures and works; river bed forms and their effects on stream head losses.
7. Debris flow: definition, formation and propagation, debris dam and debris retention basins
8. Hydraulic works in mountain creek for flood risk mitigation: talweg erosion and aggrading problems; assessing the talweg equilibrium profile, design of control drop structures, hydraulic shear stress analysis, hydraulic and structural design; banks defenses with rip rap and wall techniques; groins. Debris flow and woody debris check dam; hydraulic and structural design.
9. Hydraulic works in down valley river for flood risk mitigation. A) Increasing discharge maximum capacity for river reach; levees hydraulic and structural problems, analysis and design criteria, groins for river bank protection and low flow section stabilization, bank revetments using riprap and biotechnical techniques. B) flood peak discharge reduction using retention basins; in stream, off stream, and in series retention basins; hydraulic effects on the flood hydrograph and river streams; assessment of design parameters; efficiency of a retention basins; retention basin verification for flood hydrograph at maximum peak discharge and maximum volume; retention basin hydraulic structures accessories. C) Diversion and flood way channels; design parameters, hydraulic problems and solution;
10. Hydraulics works enviromental systems and maintenance. General design criteria, interaction between fluvial hydraulic works and river ecosystem.
11. Hydraulics works for saline wedge control in river estuaries. Saline wedge process analysis, general design criteria of mitigation works.
12. Non structural flood defenses for increasing territory resilience. The river monitoring and warning system; flood forecast system, false and missed alarms, the ahead warning time and the preventive protection actions; citizen preparedness and civil protection plans.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, senza presentazione/discussione finale
The exam is an oral exam the student will answer on the arguments disscussed during the lesson and the laboratory. Laboratory results made during the course will be discussed. The Laboratory results need to be edit in one report, that have to be delivered before the exam date.
The exam will verify the student capability in discussing the main concepts of flood risk management and the design criteria of river engineering works.
Evaluation of student is made also on the of the student discussion on fluvial process and their interaction with the designed structure.
The laboratory report have to be delivered at least one working week before the exam.

Chow V. T., Open channel hydraulic, Editore: McGrawn Hill, Anno edizione: 1959
Graf, W. H., Fluvial Hydraulics, Editore: Wiley, Anno edizione: 1998, ISBN: 0471977144
Note: In ENGLISH FOR CONSULTATION
Julien P., River Mechanics, Editore: Cambridge University Press, Anno edizione: 2002, ISBN: 0521562848
Note: in English
Przedwojski, ed al, River training techniques, Editore: Balkema, Anno edizione: 1995
Armanini, A, Principi di Idraulica Fluviale, Editore: Bios Cosenza, Anno edizione: 1999, ISBN: 8877402830
Note: In Italian
Becciu G. Paoletti A, Costruzioni Idrauliche, Editore: CEDAM, Anno edizione: 2012
Note: in Italian
Da Deppo, L., Sistemazione di Bacini Idrografici, Editore: Liberia Cortina, Anno edizione: 2006
Ferro V., La Sistemazione dei bacon Idrografici, Editore: McGraw Hill, Anno edizione: 2002
Maione ed al, la sistemazione dei cross d'acqua Montani, Editore: Bios, Anno edizione: 1998
Note: in Italian
Rosso R., Manuale di protezione idraulica del territorio., Editore: CUSL, Anno edizione: 2005, ISBN: 9788881321810

The main course objectives are:

• discussing in detail the concept of slope stability,
• discussing a large series of natural phenomena strictly associated with slope instability,
• introducing the theoretical/geo-mechanical concepts/theories to interpret the previously mentioned phenomena,
• discussing the limitations and the capabilities of the theoretically/numerical tools to interpret the phenomena taken into consideration,
• introducing a series of prevention /protection measures intended to reduce the risk associated with landslides.

The student is expected to:

• know and understand the course topics;
• be capable of applying the acquired knowledge to solve standard practical problems,
• be autonomous in the engineering judgment and be capable of individuating the limitations of the approaches employed.

1. Stability of rock slabs along inclined slopes under static and dynamic conditions. The mechanical response of joints under monotonic and cyclic loads: experimental evidence and mathematical/rheological modelling. The pseudo-static approach (LEM) and the Newmark method
2. Stability of dry granular deposits along inclined slopes under static and dynamic conditions. From continuum to discontinuum: the localization condition for solid materials. Displacement based numerical analyses. The theory of controllability. Comparison between LEM and FEM. Elastic versus elasto-plastic dynamic numerical analyses: the amplification effect and the role of the H/l ratio.
3. Stability of cemented deposits along inclined slopes under static and dynamic conditions. The mechanical behavior of bonded materials: experimental evidence and constitutive modelling. The compaction banding in porous bonded materials. The role of both anisotropy and time-dependency of the constitutive relationship. From primary to tertiary creep: the visco.-plasticity.
4. Stability of saturated deposits along inclined slopes under static and dynamic conditions. The time evolution of slow movements induced by the water-table oscillation. The static liquefaction of loose sands: experimental evidence and the mechanical interpretation. The Lade instability line. Flow-slides induced by rapid sedimentation processes. The cyclic liquefaction of sands. Factors governing the unstable process.
5. Stability of partially saturated deposits along inclined slopes under static and dynamic conditions. The hydraulic and mechanical behavior of soils under partially saturated conditions. The Richards equation for seepage. The retention curve. The Bishop stress tensor. Condition of instability of an infinite slope in partially saturated soils.
6. Stability of single rock blocks. Kinematic admissibility: translational and rotational mechanisms. The role of water. Theory of Louis. Evolving/coupled LEM analysis. Stability of multiple blocks. The Discrete Element Method
7. Stability of rock mass slopes. Shear failures. Flexural-toppling instabilities. Eulerian instabilities of slabs.
8. Rotational and complex 2 and 3 dimensional stability analyses in soils. The Taylor graphs, the Janbu coefficients. The friction circle method. The slice methods: Fellenius, Bishop, Janbu, Morgenstern-Price and Sarma methods. Shear failures. Flexural-toppling instabilities. Eulerian instabilities of slabs. £D applications of the slice method. The wedge method. The Progressive failure. The hydro-mechanical coupling. The Terzaghi-Rendulic approach. The reservoir case.
9. Risk mitigation strategies: prevention and protection. The hydraulic interventions: the drainage trenches (description, design under stationary and transitional conditions), the sub-horizontal drainage pipes (description, design under stationary and transitional conditions), draining wells, drainage tunnels, drainage buttresses. The vegetation: hydraulic and mechanical issues. Slope re-profiling: terraces, reinforced embankments, reinforced slopes. Structural interventions: nets, tie bars and bolting, anchored walls, piles, wells. Sheltering structures: embankments, nets and artificial tunnels.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, individuale, senza revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
The student is expected to solve standard practical problems (a series of home works) already approached during the practical classes. During the oral examination the student will start by presenting at least one of these home works and will be required to demonstrate his/her theoretical preparation about the topics addressed in the course.

E. N. Bromhead, The stability of slopes, Editore: Taylor and Francis

The course aims at providing an up-to-date basic knowledge about mechanical metamaterials and some smart materials including piezoelectric materials and shape memory alloys. The development of these new classes of materials offers nowadays completely new possibilities in design and control of components, structures and infrastructures.

After attending the course and after the final examination, the student will: know the basic microscopic mechanisms responsible for the wave transmission and attenuation in metamaterials; know and understand the fields of application of phononic crystals, locally resonant materials, auxetic materials; know the more recent research trends in metamaterial design; know the shape memory effect and its consequences in real applications; know the piezoelectric effect and its application to sensing and actuation; be able to apply the above knowledge to the design and analysis of engineering problems involving metamaterials; be able to describe and discuss the above topics with a clear and accurate language. These learning outcomes are expected to provide the student basic knowledge tools necessary for performing future activities aimed at the selection of new materials for smart structures and infrastructures

Introduction to mechanical metamaterials and smart materials. Wave propagation in homogeneous and periodic materials (Bloch theorem, dispersion diagrams and bandgaps). Numerical computation of bandgaps by finite elements (only for the module of 4 CFU). Equivalent properties and homogenization of phononic crystals and locally resonant materials. Metamaterials for vibration insulation: basic principles and applications for earthquake protection of structures and infrastructures. Metamaterials with enhanced shock absorption properties: basics and applications in industrial engineering. Modeling and properties of smart materials with particular focus on shape memory alloys. Self-healing materials with applications in civil engineering (only for the module of 4 CFU).

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
Grading will be based on a report to be prepared (possibly in small groups) during the semester, critically discussing and developing the topics seen during experimental and informatic laboratories. A brief oral presentation and discussion of the work and of the basic contents of the course will be done during the final exam.

The Course is focused on the restoration, rehabilitation and seismic retrofitting of existing structures. Theoretical basis, design rules, and practical applications of strengthening interventions are outlined for all the topics of the course.

Knowledge and comprehension: at the end of the course, the students will be able to:
understand the fundamentals of the strengthening interventions on structures;
analyze the structural behavior and effects of the designed strengthening;
select the proper retrofitting technique.
Application of knowledge and comprehension: at the end of the course, the students will be able to:
design interventions according to the most adopted retrofitting techniques;
use a structural software for the modelling of the structure and its retrofitting interventions;
write a design report of the retrofit;
interact with people involved in design and construction activities.

• Masonry structures: masonry typologies and bonding rules; strength and deformability; structural behavior under shear and compression; typical failures caused by earthquakes; in-situ tests for the material properties characterization; numerical modeling techniques for masonry structures; safety verifications of structural members; typical retrofitting techniques.
• Timber structures: timber structure typologies; mechanical properties of wood; structural degradation; load bearing capacity of timber elements; strength of connections (nailed, bolted, screwed) according to Johansen's theory; introduction to the new wood-based materials (LVL and CLT).
• Reinforced concrete: structural degradation (steel corrosion, concrete spalling and cracking); in-situ tests for the evaluation of damage and mechanical properties; evaluation of the residual strength; typical seismic retrofitting techniques.
  The topics are presented also with reference to outstanding buildings and infrastructures case studies (Basilica of Collemaggio, L'Aquila historical buildings, Trezzo castle, Pirelli skyscraper, Velasca tower, Navigli channels, r.c. highway bridges). P articular attention is given to seismic requirements and historic conservation prescriptions according to national and international codes.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
The final mark will be based on the results obtained in a written test and in the assigned homework.
In the written test, the students should demonstrate their knowledge about the fundamentals of strengthening interventions and capacity to solve exercises on retrofitting design.
During the development of the assigned homework, the students should learn the use of a finite element software to properly design the assigned retrofitting problem and write down an analysis report.

Anibal Costa, Joao Miranda Guedes, Humberto Varum, Structural rehabilitation of old buildings, Editore: Springer, ISBN: 978-3-642-39685-4
Mario Como, Statics of Historic Masonry Constructions, Editore: Springer, ISBN: 978-3-642-30131-5
Ezio Giuriani, Consolidamento degli edifici storici, Editore: UTET, ISBN: 978-88-598-0763-6

Esperienza di lavoro progettuale o di ricerca svolto presso enti esterni al Politecnico

Esperienza di lavoro progettuale o di ricerca svolto presso enti esterni al Politecnico

Esperienza di lavoro progettuale o di ricerca svolto presso enti esterni al Politecnico

Attivita' di ricerca o progettazione avanzata svolta all'interno dei Dipartimenti del Politecnico, finalizzata alla preparazione di tesi di Laurea

Esperienza di lavoro progettuale o di ricerca svolto presso enti esterni al Politecnico

Obiettivo generale 1: fornire ai neolaureati la preparazione necessaria per superare positivamente colloqui di assunzione presso i soggetti seguenti, nonché per l'ammissione a corsi di Dottorato e Master di secondo livello:

• gestori di infrastruttura, aziende di trasporto merci ferroviario, automobilistico, marittimo, intermodale, spedizionieri, corrieri, …,
• operatori del trasporto di merci pericolose,
• terminali intermodali, interporti, porti navali, magazzini logistici,
• studi professionali,
• imprese di costruzione, fornitori di impianti di trasporto e di servizi,
• istituzioni pubbliche (Regioni, Province, Comuni, Agenzie della mobilità,...),
• istituti di ricerca.
  Obiettivo generale 2: offrire ai neolaureati l'opportunità di approfittare di situazioni contingenti favorevoli legati alla ripresa delle attività economiche attualmente in atto, caratterizzata da una forte ricaduta sul trasporto merci, e ai progetti inseriti nel Piano di Ripresa e Resilienza. I numerosi e importanti investimenti programmati dal Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza offrono già finora e offriranno nei prossimi anni moltissime opportunità di impiego e di sviluppo professionale nell'ambito delle Infrastrutture e dei Trasporti..
  Obiettivo generale 3: perfezionare la competenza e la professionalità dei neolaureati nel settore "orizzontale" dell'Ingegneria di Sistema, fortemente richieste in ambito lavorativo e necessarie per affrontare la vasta e variegata problematica dell'Ingegneria delle Infrastrutture, della Mobilità e dei Trasporti, in particolare della mobilità delle merci.
  Obiettivo specifico 1: completare la formazione dello studente nell'ambito dell'Ingegneria dei trasporti fornendogli una preparazione specifica nel settore fondamentale del trasporto merci e dell'intermodalità.
  Obiettivo specifico 2: fornire agli studenti l'attitudine alla progettazione di servizi di trasporto merci nelle varie modalità, alla gestione delle attività di trasporto, mobilità e logistica, alla sicurezza del trasporto di merci pericolose.
  Obiettivo specifico 3: integrare la trasversalità dell’approccio all’Ingegneria dei Sistemi di Trasporto e la capacità di analizzare in modo interdisciplinare i problemi concreti che l’ingegnere incontrerà nel suo percorso professionale.
  Obiettivo specifico 4: migliorare la capacità di lavorare in gruppo e di comunicare verbalmente e testualmente i metodi e i risultati del proprio lavoro.

Lo studente che ha superato l’esame conosce i seguenti elementi:
modalità stradale: autotrasporto: modalità di circolazione innovative, truck platooning, guida autonoma; autostrade elettriche; trasporti eccezionali su strada, dumper e trasporti minerari;
modalità ferroviaria: organizzazione, operatori, ruoli; materiale rotabile motore e trainato per il trasporto merci; infrastrutture e impianti ferroviari per la mobilità delle merci, impianti di smistamento; interoperabilità, fattori prioritari e costi del trasporto merci ferroviario;
intermodalità: mobilità intercontinentale delle merci; tecniche di trasporto intermodale e trasporto combinato; unità di trasporto intermodale; infrastrutture e terminali intermodali terrestri, interporti; unità di movimentazione; tecniche intermodali innovative;
modalità navale: tecnica del trasporto su acqua: natanti, caratteristiche, funzioni, stabilità, resistenze al moto; prestazioni: organizzazione della mobilità marittima delle merci, cabotaggio, autostrade del mare, operatori e ruoli; tipologia delle imbarcazioni, unità di carico marittime; infrastrutture, porti container e banchine portuali, terminali marittimi; infrastrutture idroviarie e canali artificiali; evoluzione del trasporto marittimo e idroviario; superamento dei dislivelli, conche e impianti di trasposizione;
trasporti eccezionali: gestione dei trasporti eccezionali su strada e ferrovia, dumper e trasporti minerari;
sistemi continui: infrastrutture e impianti di trasporto a fune, teleferiche; nastri trasportatori; condotte, oleodotti;
sicurezza: sicurezza nel trasporto stradale e ferroviario di merci pericolose, analisi degli incidenti, regolamenti ADR e RID, sistemi di telecontrollo della sicurezza; sistemi telematici cooperativi V2V (vehicle to infrastructure) elementi di analisi del rischio nel trasporto merci; gestione degli eventi incidentali;
logistica (conoscenze di base): mobilità delle merci, filiere logistiche, analisi dei processi di filiera, filiere auto, petrolio e agroalimentare, supply chain, logistica distributiva, just in time; infrastrutture per la logistica, piattaforme, parchi logistici; magazzini generali.
Lo studente acquisisce la capacità di analizzare gli elementi fondamentali della mobilità delle merci, comprendere la sua problematica tipica, apprendere i metodi necessari per la progettazione e la gestione del sistema e applicare le sue capacità progettuali e gestionali alle varie situazioni che incontrerà nel suo percorso professionale. Egli consegue le competenze di base per lo svolgimento, tra le altre possibili, delle seguenti attività:
analisi di fattibilità, dimensionamento, valutazione tecnico-economica di infrastrutture e impianti per la mobilità delle merci terrestre e marittima;
organizzazione di servizi di trasporto merci e di logistica;
esercizio di sistemi e impianti di trasporto merci;
analisi di sicurezza e organizzazione del trasporto di merci pericolose su ferrovia e su strada;
progettazione di trasporti eccezionali.
Lo studente inoltre consegue l’autonomia di giudizio necessaria per lavorare in gruppo e confrontarsi con gli altri soggetti con i quali deve interagire, nonché per comunicare verbalmente e testualmente.

Argomenti dell'insegnamento - A.A. 2025/2026
1 - Introduzione
Generalità sulla mobilità delle merci, esempi preliminari.
Problematica del trasporto merci.
2 - Logistica (elementi di base)
Principi e caratteristiche della logistica moderna. Incidenza e ruolo del trasporto. Soggetti e ruoli.
Filiere logistiche: Supply chain, analisi dei processi di filiera, logistica distributiva, just in time.
Piattaforme logistiche, parchi logistici.
Interporti e infrastrutture per la logistica.
Magazzini: evoluzione nel tempo e caratteristiche attuali.
3 - Modalità stradale
Veicoli per il trasporto stradale delle merci.
Organizzazione dell’autotrasporto.
Tecniche innovative di circolazione, truck platooning, autostrade elettriche.
4 - Modalità ferroviaria
Reti europee, interoperabilità.
Organizzazione, operatori, ruoli.
Materiale rotabile trainato.
Materiale di trazione.
Impianti ferroviari per lo smistamento delle merci.
Configurazione e progettazione dei raccordi ferroviari.
5 - Intermodalità
Inquadramento generale della problematica.
Tecniche di trasporto intermodale e combinato.
Unità di carico terrestri.
Unità di trasporto terrestri.
Unità e tecniche di movimentazione.
Terminali intermodali terrestri.
Evoluzione e tecniche intermodali innovative.
6 - Navigazione
Tecnica del trasporto via acqua. Natanti.
Unità di carico marittime.
Evoluzione del trasporto marittimo.
Porti container e banchine portuali.
Organizzazione del trasporto merci marittimo, cabotaggio, autostrade del mare.
Trasporto idroviario.
Superamento dei dislivelli, trasposizione.
7 - Sistemi continui
Sistemi a fune per il trasporto di rinfuse solide.
Nastri trasportatori per il trasporto di materiale minerario.
Condotte per il trasporto di rinfuse liquide.
8 - Trasporti eccezionali
Caratteristiche e modalità di gestione dei trasporti eccezionali nelle varie modalità.
Dumper e trasporti minerari.
9 - Sicurezza
Problematica del trasporto di merci pericolose; analisi di incidenti rilevanti; provvedimenti di sicurezza.
Regolamentazione del trasporto di merci pericolose su strada e ferrovia; regimi ADR e RID.
Matodi di analisi e mitigazione del rischio; criteri di accettabilità.
Telacontrollo del trasporto di merci pericolose; impiego sei sistemi C-ITS; gestione delle emergenze e degli eventi incidentali; esempi.
Esercitazioni
È previsto lo svolgimento in aula di alcune esercitazioni numeriche guidate finalizzate all’acquisizione e alla verifica dei metodi di dimensionamento di impianti e di servizi per la mobilità delle merci.
ConTreCam (Condotta, Treno, Camion) valutazione delle alternative disponibili per il trasporto di petrolio grezzo e modalità di progettazione.
PMM (Produzione Materiali Minerari): valutazione delle alternative (camion, teleferica, nastro trasportatore, chiatta) impiegabili per il trasporto di materiale minerario sfuso e modalità di progettazione.
Dimensionamento di un terminal intermodale terrestre e di un terminal intermodale marittimo.
Standard progettuali per raccordi ferroviari e piazzali: casi di progetto.
PorPian (trasporto merci Porto/Pianura): analisi di un processo logistico relativo a un collegamento tra porto e retroporto.
STH (Sulphur Transport & Handling): progettazione di un servizio di trasporto di materiale sfuso (zolfo) e verifica della capacità di circolazione su una linea ferroviaria a singolo binario.
Progetto
Durante il periodo didattico è previsto lo svolgimento di un progetto che può riguardare la problematica seguente:
analisi di fattibilità, dimensionamento e configurazione di un impianto intermodale terrestre o marittimo,
progettazione di un servizio di trasporto merci intermodale,
analisi tecnico-economica di alternative progettuali relative a diverse soluzioni progettuali per il trasporto merci terrestre o marittimo.
Il progetto, il cui contenuto teorico viene illustrato nel corso delle lezioni, ha lo scopo di istruire gli allievi sugli aspetti pratici della mobilità delle merci e del trasporto intermodale mettendoli di fronte a un caso realistico. Esso può essere svolto individualmente o in un gruppo composto al massimo da tre persone.
Ogni studente/gruppo deve individuare in piena libertà un contesto caratterizzato da una domanda di mobilità di merci, formulare scenari di intervento sugli impianti e/o sui servizi di trasporto e svolgere un’analisi tecnico-economica degli interventi ipotizzati.
Per lo svolgimento del progetto, ogni studente/gruppo deve procedere autonomamente per sviluppare il lavoro dopo averlo impostato e discusso con il docente, applicando gli argomenti trattati nelle lezioni teoriche, nelle esercitazioni illustrate in aula e nella cospicua documentazione disponibile nel sito WeBeep. Ulteriore documentazione è reperibile direttamente e liberamente su Internet; a tal fine è disponibile un elenco di siti consigliati. È inoltre lasciata a ciascuno la completa libertà di acquisire e consultare la documentazione che ritiene utile.
Nel corso delle lezioni i gruppi illustreranno agli altri studenti lo stato di avanzamento del loro progetto per confrontare e condividerne l’impostazione e il metodo seguito per il suo svolgimento.
Il docente è costantemente disponibile anche al di fuori dalle ore di lezione per fornire assistenza nella redazione dei progetti.
L’esecuzione del progetto è necessaria per lo svolgimento dell’esame orale; la discussione della relativa relazione costituisce l’inizio del colloquio d’esame. Il testo dell’esercitazione svolta può essere consegnato direttamente all’esame, senza consegne anticipate.
Visite tecniche
Se le ore a disposizione lo permetteranno, si organizzeranno possibilmente tre visite didattiche a impianti intermodali. Negli anni accademici precedenti si sono svolte visite didattiche ai seguenti impianti:
Polo Logistico Integrato di Mortara (PV),
Porto fluviale di Cremona,
Porto fluviale di Mantova,
Porto marittimo di Genova,
Terminal Europa di Genova Voltri,
Impianti portuali di Savona, terminale rinfuse, teleferica Savona-San Giuseppe di Cairo,
Cantiere del nuovo terminale container AP Maersk di Vado Ligure (SV),
Interporto Quadrante Europa di Verona, magazzini generali, impianti logistici,
Interporto di Torino Orbassano,
Terminale Eurogateway presso il Centro Intermodale Merci di Novara,
Terminale Hupac di Gallarate e Busto Arsizio,
Terminale autostrada viaggiante RAlpin di Novara,
Terminale Modalhor Autostrada Ferroviaria Alpina di Torino Orbassano,
Terminal Europa di Rivalta Scrivia (AL),
Interporto Katoen Natie di Rivalta Scrivia (AL).
Seminari didattici
Compatibilmente con gli strettissimi tempi messi a disposizione dall'orario didattico, è previsto lo svolgimento di seminari tenuti da tecnici esterni, il cui apporto è finalizzato a integrare la didattica teorica trasferendo agli studenti la propria esperienza pluri-decennale nella progettazione e nella gestione di impianti intermodali terrestri e marittimi e nell’organizzazione del trasporto merci e della logistica.
Tesi di laurea
Il docente è disponibile per l'assegnazione di tesi di laurea magistrale di primo livello (con controrelatore) e di secondo livello (senza controrelatore) aventi come oggetto gli elementi trattati nell'insegnamento o, eventualmente, l'ulteriore sviluppo del progetto.
Tirocini curricolari e non curricolari
L'acquisizione delle competenze nell’ambito della mobilità delle merci, delle tecniche intermodali e dell’organizzazione del trasporto marittimo può essere efficacemente integrata dallo svolgimento di tirocini presso aziende di trasporto e di logistica, terminali, interporti e altri operatori civili e industriali del settore. Il docente informerà periodicamente gli studenti in merito alla disponibilità di tirocini.
Se il docente ritiene che ne sussistano le condizioni, l'attività svolta nei tirocini può essere utilizzata per lo sviluppo di tesi di laurea di primo e di secondo livello.
Si segnala che in molti casi il percorso esame+tirocinio+tesi si è concluso con l'assunzione o comunque con la formalizzazione di un contratto di lavoro, anche prima del conseguimento della laurea.
Documenti didattici
Per la preparazione dell’esame non è disponibile un testo commerciale unico ed esaustivo, tuttavia sono messe a disposizione gratuitamente, sul sito WeBeep, le presentazioni usate durante le lezioni, sufficienti per la preparazione dell’esame, e alcune dispense, che tuttavia non coprono completamente gli argomenti trattati a lezione. Come utile compendio, è disponile la registrazione delle lezioni svolte negli anni accademici precedenti; anche le lezioni di quest'anno accademico saranno registrate e pubblicate al termine del periodo didattico.
Si segnalano e si consigliano i seguenti testi commerciali che possono integrare il materiale didattico già disponibile:
Dalla Chiara B. "Sistemi di trasporto intermodali: progettazione ed esercizio", Egaf, Forlì, 2015;
Dalla Chiara B., Marigo D., Benzo G. "Interporti e Terminali Intermodali - Progettazione, gestione, sistemi telematici, riferimenti normativi", Hoeply, Milano, 2002;
Dalla Chiara B., "Trasporti ed energia", Egaf, Forlì, 2015;
Ricci S. "Ingegneria dei trasporti ferroviari", Egaf, Forlì, 2015;
Ricci S. "Ingegneria dei trasporti navali", Egaf, Forlì, 2019;
Malavasi G. "Sicurezza dei trasporti", Egaf, Forlì, 2019.
Alla fine del ciclo didattico si fornisce un documento contenente alcune Linee Guida orientative per la preparazione dell’esame corredate da un elenco molto dettagliato che indica, per ogni singolo punto del programma, le rispettive diapositive delle presentazioni e le pagine delle dispense.
Le presentazioni sono pubblicate sul sito WeBeep prima delle rispettive lezioni per agevolare la scrittura degli appunti.
Durante lo sviluppo delle lezioni i documenti didattici possono subire modifiche e integrazioni finalizzate a migliorare il contenuto dei vari argomenti del programma e soprattutto per rendere più efficace la preparazione dell'esame.
Sono inoltre messi a disposizione molti altri testi la cui lettura è facoltativa, ma vivamente consigliata in quanto forniscono una buona preparazione di base degli argomenti che sono oggetto di approfondimento nell’insegnamento e come testi di riferimento in ambito professionale. I testi più rilevanti sono elencati nella bibliografia. L’elenco completo è fornito all’inizio delle lezioni.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
L'esame consiste in un colloquio orale che inizia con la discussione del progetto e prosegue con domande relative agli argomenti trattati a lezione ed eventualmente integrati nei seminari didattici e nelle visite tecniche.
Generalmente (ma non necessariamente) le domande riguardano due argomenti fondamentali (che saranno indicati nelle Linee Guida per la preparazione dell’esame) ed eventuali argomenti complementari finalizzati all’incremento della votazione finale.
Durante la discussione del progetto lo studente deve dimostrare di conoscerne i contenuti, i metodi e i risultati.
Ulteriori elementi di valutazione sono costituiti dalla capacità di organizzare discorsivamente l’esposizione con efficacia e linearità, dalla capacità di ragionamento critico sullo studio compiuto, dalla correttezza nell’impiego del lessico specialistico e soprattutto nella capacità di collegamento trasversale con i contenuti dell’Ingegneria dei Sistemi di Trasporto acquisiti durante il percorso della laurea magistrale.

Oggetto di questo corso è la produzione di acqua potabile e di acqua primaria per l'industria.
Il corso ha l’obiettivo di fornire le conoscenze di base e sviluppare la capacità di analisi del problema necessarie alla formulazione di una soluzione di trattamento (definizione della filiera e relativo dimensionamento di massima, oppure verifica per adeguamento o potenziamento di filiere esistenti), che costituisce parte degli studi di fattibilità, propedeutici ai vari livelli della progettazione.
A tal fine, il corso si propone di fornire i fondamenti teorici e le conoscenze necessarie a: (i) definire i cicli di trattamento per la produzione di acqua con caratteristiche compatibili con quelle richieste dall’utenza (usi potabili, acque primarie per l’industria), (ii) impostare e svolgere le procedure di dimensionamento di massima delle unità di trattamento che compongono la filiera individuata, (iii) impostare e svolgere le procedure di verifica di filiere di trattamento esistenti.
Costituiscono obiettivi formativi specifici di questo insegnamento:

• conoscenza dei principi di processo per ciascuna delle unità di trattamento esaminate,
• conoscenza ed applicazione dei criteri generali di impostazione dei cicli di trattamento,
• conoscenza ed applicazione delle procedure di dimensionamento (nuovi impianti) o di verifica (impianti esistenti),
• capacità di analisi, sapendo innanzitutto individuare quali sono le informazioni significative, di problemi di trattamento delle acque per: (i) la definizione e il dimensionamento di filiere in grado di modificare la qualità dell’acqua in base alle richieste di una specifica utenza, oppure (ii) la verifica dell’efficacia di una filiera esistente, per evidenziare eventuali criticità e proporre possibili interventi migliorativi,
• capacità di esporre i risultati ottenuti nelle attività ai punti precedenti secondo una struttura logica e utilizzando la terminologia tecnica appropriata.
  Il percorso di apprendimento offerto dal corso si compone di lezioni, esercitazioni e visite tecniche. In dettaglio, sono previste due visite tecniche a impianti di potabilizzazione. Sono inoltre previste alcune esercitazioni e una lezione (lezione transdisciplinare) in cui è prevista la partecipazione diretta degli studenti.
  Nel corso delle lezioni sono fornite le conoscenze di base e gli strumenti e le metodologie di analisi, che trovano esempi applicativi nelle esercitazioni, in cui sono sviluppati dimensionamenti di massima delle unità di trattamento e sono svolti esempi guidati di definizione di filiere di trattamento per specifici casi di contaminazione e richieste dell’utenza. Le visite tecniche servono a contestualizzare alcuni degli argomenti trattati, offrendo la possibilità di confrontarsi direttamente con tecnici del settore.
  Nelle esercitazioni/lezioni in cui è prevista la partecipazione diretta degli studenti, è chiesto agli studenti di:
• Applicare le conoscenze di chimica di base alla soluzione di esercizi di dimensionamento di una unità operativa funzionale alla produzione di acqua demineralizzata per l'industria, in copresenza con il docente titolare del corso di Chimica; il lavoro si svolgerà singolarmente e in gruppi.
• Analizzare uno o più casi di studio, appositamente proposti, presentando al docente e alla classe la filiera di trattamento individuata e motivando le scelte compiute, secondo le metodologie e i criteri visti a lezione; il lavoro di analisi si svolgerà in gruppo e collegialmente sfruttando la lavagna (fisica e/o virtuale) per la rappresentazione e la comparazione delle filere possibili.
• Svolgere esercizi di dimensionamento di massima e/o verifica di unità operative già dimensionate, secondo quanto approfondito nelle esercitazioni, presentando e commentando al docente e alla classe gli specifici svolgimenti.
  Compatibilmente con le risorse disponbili e l'orario degli insegnamenti, è proposto un laboratorio pratico facoltativo, presso EnvLAB, per sperimentare alcuni dei processi di trattamento affrontati in aula. Il laboratorio prevede anche l'elaborazione guidata dei dati raccolti.

Al termine del processo di apprendimento lo studente conoscerà, comprenderà e sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite per:

• formalizzare un problema di trattamento dell’acqua che risponda alle esigenze di una specifica utenza (uso potabile, acqua primaria per l’industria), identificando quali informazioni è necessario reperire e quali sono le metodologie di analisi delle stesse, quali sono i requisiti da soddisfare, quali sono le caratteristiche delle acque individuate per l’approvvigionamento, quali sono gli elementi di eventuale criticità da tenere in considerazione nelle scelte,
• definire le possibili filiere di trattamento per la rimozione dei contaminanti target e identificare la più idonea sulla base delle molteplici condizioni al contorno evidenziate nella fase di formalizzazione del problema di trattamento,
• procedere al dimensionamento di massima delle unità di trattamento che compongono la filiera identificata come più idonea, fornendo gli ingombri volumetrici e areali, oltre che i dettagli realizzativi fondamentali ai fini del corretto svolgimento del processo di trattamento,
• analizzare il funzionamento di un impianto esistente per valutarne l’effettiva efficacia in relazione ai requisiti specifici dell’utenza, identificando i parametri oggetto di verifica, gli interventi potenzialmente necessari e procedendo al dimensionamento di massima di questi ultimi,
• articolare, verbalmente o per iscritto, la procedura logica seguita per la formalizzazione, la definizione, il dimensionamento e l’analisi del problema di trattamento, come precedentemente articolato.
  Nello specifico i risultati attesi, in riferimento ai descrittori di Dublino (DdD), a seguito di: i) lezioni ed esercitazioni svolte dal docente, ii) esercitazioni guidate svolte dagli studenti in aula, iii) lezione transdisciplinare partecipata dagli studenti in aula, iv) partecipazione alle visite tecniche, v) superamento dell’esame, sono i seguenti:
  DdD 1: conoscenza e comprensione
  Lo studente:
• conosce la terminologia specifica del settore e ne comprende il significato,
• conosce i principi di processo delle unità di trattamento e ne comprende lo specifico campo di applicazione,
• conosce i criteri generali di impostazione dei cicli di trattamento e ne comprende il nesso di causa/effetto,
• conosce le procedure di dimensionamento e verifica.
  DdD 2: capacità di applicare conoscenza e comprensione
  Lo studente:
• utilizza la terminologia tecnica in modo appropriato,
• identifica le unità di trattamento più adeguate per uno specifico campo di applicazione, cioè definiti: la tipologia di contaminante da rimuovere, l’obiettivo di rimozione, la fonte di approvvigionamento e le condizioni al contorno per l’applicabilità di ciascuna unità derivanti dai relativi principi di processo,
• svolge le procedure di dimensionamento e verifica, eseguendo i calcoli necessari.
  DdD 3 (autonomia di giudizio)
  Lo studente:
• pone nella corretta sequenza le unità di trattamento necessarie a soddisfare un determinato requisito d’uso dell’acqua, sceglie i reattivi chimici più idonei e ne identifica il punto appropriato di dosaggio, individua i flussi residui (fanghi, eluati, …), e rappresenta il tutto attraverso il tracciamento di uno schema di flusso,
• attribuisce un valore corretto ai parametri operativi tipici di ciascuna unità di trattamento da utilizzare per il dimensionamento di massima,
• identifica i parametri operativi da utilizzare nella procedura di verifica, ne effettua il calcolo e correla il risultato ad una valutazione del funzionamento del processo oggetto di verifica.
  DdD 4 (abilità comunicative)
  Lo studente:
• è in grado di articolare, verbalmente o per iscritto, senza ambiguità, in modo chiaro e con la terminologia appropriata, la procedura logica seguita per la formalizzazione, la definizione, il dimensionamento e/o verifica di un problema di trattamento, tracciando gli schemi di flusso di riferimento ed evidenziando i nessi di causa/effetto, supportando le ipotesi fatte ed esplicitando i pro e i contro.

1. Fonti di approvvigionamento idrico (convenzionali e non) e loro principali caratteristiche. Caratteri fisici, chimici, e microbiologici. Caratteri organolettici per uso potabile. Richiami agli aspetti analitici. Requisiti delle acque e relativi fabbisogni per uso potabile, industriale ed agricolo. Cenni alla normativa di riferimento.
2. Generalità sugli impianti di trattamento e criteri di definizione dei cicli di trattamento in funzione della qualità dell’acqua approvvigionata (acque superficiali, sotterranee) e degli obiettivi di trattamento (consumo umano, acque primarie per l’industria). Criteri di progettazione, di realizzazione e di gestione. Caratteristiche e opzioni di trattamento dei residui (fanghi, acque di lavaggio, eluati di rigenerazione e salamoie concentrate). Unità di processo: classificazione per principio di funzionamento e obiettivi di trattamento.
3. Unità operative (principi e fenomenologia di processo, contaminanti target, campi applicativi). Cenni ai trattamenti preliminari (accumulo iniziale, grigliatura, stacciatura, pre-ossidazione). Destabilizzazione di sospensioni colloidali (teoria DLVO): coagulazione e flocculazione. Sedimentazione tradizionale (tipo I/II) e su strutture preformate (pacchi lamellari/tubolari). Chiariflocculazione tradizionale, in sistemi a bacino unico e combinato. Filtrazione rapida su supporto discreto (caratteristiche dei supporti, ciclo di filtrazione: curva di perforazione e perdite di carico, controlavaggio), filtrazione per contatto e filtrazione diretta. Cenni alla biofiltrazione (filtrazione lenta). Processi di aerazione e strippaggio (tipologia di reattori, diagrammi di operatività). Precipitazione. Adsorbimento su carbone attivo (caratteristiche degli adsorbenti, isoterme di adsorbimento, curva di breakthrough, GAC/PAC/BAC). Scambio ionico (caratteristiche delle resine, ciclo di operatività e rigenerazione: curva di eluizione, modalità di rigenerazione). Processi a membrana (microfiltrazione, ultrafiltrazione, nanofiltrazione, osmosi inversa, cenni a elettrodialisi). Cenni ai processi di ossidazione avanzata AOPs (produzione di radicali, cinetiche di reazione). Cenni ai processi biologici per la rimozione dei composti azotati.
4. Sicurezza igienica dell'acqua. Richiami alla sicurezza igienica (organismi indice ed indicatori, microrganismi patogeni, modelli di disinfezione). Disinfezione chimica e fisica (cloro-derivati; biossido di cloro; ozono; radiazione UV; peracidi: cenni). Formazione di sottoprodotti di disinfezione (DBPs) e relative tecniche e strategie di controllo.
5. Operazioni accessorie. Miscelazione (idraulica, meccanica, pneumatica) e sue applicazioni.
6. Esempi di trattamenti e filiere per la rimozione di specifici inquinanti: ferro, manganese, arsenico, idrogeno solforato, composti dell'azoto (nitrato, ammonio), microinquinanti organici (VOC, pesticidi, contaminanti emergenti, PFAS), durezza, salinità.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale obbligatoria
L’esame consta di una prova scritta obbligatoria e di una prova orale obbligatoria, alla quale si può accedere solo se si è raggiunta la sufficienza nella prova scritta. Le prove possono essere sostenute in differenti appelli.
La prova scritta comprende sia domande di teoria che esercizi numerici, per valutare le conoscenze di base acquisite durante il corso, la loro applicazione a problemi semplificati di trattamento, la capacità di analisi di problemi semplificati di trattamento.
La prova orale verte prevalentemente su domande che permettano di valutare la capacità di giudizio e di analisi autonoma degli studenti rispetto a problemi a maggior complessità rispetto a quelli proposti nella prova scritta. Ad esempio, è richiesto allo studente di argomentare la soluzione a un problema di trattamento individuando:

• la tipologia di dati e informazioni necessarie, anche quando questi dati e informazioni non sono già definite a priori, ma possono essere dedotte dal contesto,
• le possibili soluzioni, comparandole, per selezionare la più idonea, considerando i vincoli propri dello specifico contesto in relazione ai principi di processo.
  In entrambe le prove viene valutata la capacità e la chiarezza espositiva, e l’utilizzo della terminologia tecnica appropriata.
  Indicazioni di dettaglio si trovano su WeBeeP.

Antonelli M., Nurizzo C., Dispense e materiale a supporto (WeBeeP)
Crittenden J.C., Trussell R.R., Hand D.W., Howe K.J., Tchobanoglous G., MWH's Water Treatment: Principles and Design (3rd Edition), Editore: J. Wiley & Sons Inc., Hoboken (New Jersey), Anno edizione: 2012
American Water Works Association (AWWA), Water quality and treatment: a handbook of community water supplies, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 1999, ISBN: 0070016593
Sawyer C.N., McCarty P.L., Parkin G.F., Chemistry for Environmental Engineering and Science (5th Edition), Editore: The McGraw-Hill Series in Civil and Environmental Engineering. McGraw-Hill Inc., New York, NY, Anno edizione: 2003

The objectives are to learn the science and engineering of wastewater treatment technologies and become professionally prepared for the design and technical management of wastewater treatment plants (acronym hereafter as WWTP). Wastewater is the result of using the water supply for a variety of application and it contains pollutants and pathogens.
WWTP are infrastructures that, by removing pollutants and pathogens according to standards, protect the quality of water bodies and of human and ecosystems well-being.
At the same time, the need to be more efficient and sustainable, is pushing wastewater treatment engineering towards the recovery of resources (e.g. biofuels, water, nutrients, sand, carbon,....) while maintaining the primary objectives of safeguarding health.
WWTP are therefore fundamental infrastructures related not just to environment and health protection, but to the development of societies and economics.

Knowledge and understanding
The students will gain the theory and practice to design the treatment processes, represented by:

• composition of wastewater and discherge standards
• mathematical equations and models describing kinetics, stoichiometry and effectiveness of the chemical physical and biolpgica processes applied in WWTEs
• mass balances
• main technical characteristics of the individual process units
• criteria to identify and select the most suitable processes to apply
  Application of knowledge and understanding
  The students will have to apply the knowledge acquired to perform the engineering design of a WWTP.
  Autonomy of judgment
  The students will carry out autonomous choices and interpretations in the design of the WWTP, according to the standards and receovery goals to achieve

Main contentss are:
1. Wastewater characterization
2. Basis of design and standards
2. Mechanical and solid-liquid separation treatments
3. Fundamentals of biological treatments
4. Design of aerobic, anoxic and anaerobic biological processes (suspended, attached biomass, SBR and MBR) to remove bioCOD, nitrogen and phosporus
6. Aeration equipments and gas transfer processes
7. Physico-chemical processes and disinfection
8. Sludge characteristics and tretament processes
9. Energy balances, biofuels from sludge, energy parity
10. Material recovery (P, N, biopolymers)

• The course includes computer laboratory and design activities sessions and one or two technical visits
• The course includes one or two seminars held by professionals of the sector

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i facoltativo (a scelta dello studente), di gruppo, senza revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
The grade is given by the weighted sum of the grades of the written/oral/facultative project parts.
The normalization factor ranges are provided below. The unique value adopted in this academic year will be communicated to studennts at the beginning of the course:
Written: 45-50%
Oral: 30 - 40%
Project: 10 - 25%
In all cases, each single grade depends on:

• degree of understanding and mastery of the knowledge achieved;
• correctness of methods applied and results aobtainedt;
• clarity and effectiveness of verbal and written comuncation, accompanied by the use of appropriate technical terms

Tchobanoglous, Burton, Stensel, Wastewater Engineering: Treatment and Reuse 4th Ed., Editore: McGraw Hill, ISBN: 978-0070418780

The course aims at delivering elements of design, operation, and safety in water resources management, with special emphasis upon the assessment and sustainable management
under given hydrological forcing, and upon impact of transient climate variability.
Applicative focus will be cast upon case study areas within Lombardy, and in general northern Italy, to provide paradigmatic examples of activity in the field of water resources for Civil and Environmental Engineers.
A number of classworks will be carried out, pursuing numerical calculation using EXCELS(R), displaying paradigmatic examples of water resources design for real world catchments, so providing examples of application of the theoretical concepts as proposed.

The students will learn a number of state of the art concepts, techniques, and methods, usable in the practice of water resources assessment, design of hydraulic structures, and safety assessment, including under non-stationary conditions under global, and climate change, as necessary nowadays in the field of water resources management.

Course topics
1) Water resources assessment, and withdrawals. Basics of water budget. Alpine catchments.
Hydrologic modeling, space and time scale. Non-stationary climatic forcing, basic concepts of global warming, and climate change. Flow duration
curves, minimum in-stream flows.
2) Design and management of impoundment. Lakes, reservoirs. Design of reservoirs. Water allocation methods. Direct and inverse flow routing. Minimum flow release, effects of reservoirs. Storage long term simulation, stationary and non-stationary forcing.
3) Safe design of hydraulic structures. Design of hydraulics structures with uncertainty. Flood estimation using regional methods, VAPI flood evaluation method, basics. Design of reservoirs spillways, levees, hydraulic structures with uncertainty, simplified methods (e.g. FOSM).
4) Reservoirs maintenance. Soil filling impoundments. Assessment, effects on storage capacity, level volume curves. Flushing strategies, and ecological impacts.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, individuale, senza revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
Evaluation will be according to an oral examination, with duration 30-45 minutes.
During the oral examination, the students will discuss the contents of the course with the teacher.
Also, the students will deliver a few days before the oral, a written report, with a discussion of the practical classworks as developed during the course.
The content of the report will also be discussed during the oral examination.

Il corso si propone di fornire allo studente gli strumenti per affrontare le tematiche legate all'interazione tra il vento e le strutture. Dapprima si analizzano i modelli per definire le caratteristiche del vento con basi di fisica dell'atmosfera e della statistica utilizzata per descrivere il campo di velocità aleatorio che si sviluppa nello strato limite atmosferico terrestre. Successivamente si analizzano gli aspetti fluidodinamici indotti dalla presenza di corpi immersi nella vena fluida, di geometria allungata o tozza definendo i parametri fondamentali che governano il fenomeno fisico. Verranno presentati i tipici problemi di ingegneria del vento che saranno inquadrati nello specifico ambito normativo. Si passa, infine, a studiare i fenomeni di interazione fluido-struttura mediante modelli numerici e sperimentali applicati alla dinamica dei veicoli e delle imbarcazioni, alla dinamica di grandi strutture (edifici e ponti a grande luce) e di generatori eolici. Nel corso vengono anche affrontate le tematiche relative alle leggi di scalatura per la progettazione e la realizzazione di prove in galleria del vento.

The course introduces the basic data quality concepts, models, and techniques. It aims to provide the tools to assess and improve the quality of data used in different applications and contexts to avoid errors and inefficiencies. It especially focuses on the role of data quality as a fundamental preprocessing activity for cleaning and preparing data to be analyzed with different analytics applications (e.g., descriptive, predictive analysis).
The goal of the course is to enable students to select and use the methods that are necessary to manage poor data quality in the data analysis pipeline to obtain valuable and reliable results.

Dublin descriptors
Expected learning outcomes
1. Knowledge and understanding
The students will learn:
The main concepts related to data quality and data preparation
To Identify the data quality issues in a data source
To design a data preparation pipeline
2. Applying knowledge and understanding
At the end of the course, the student will be able to:
Profile a dataset by gathering its main characteristics and issues
Evaluate the quality level of the dataset
Design a data preparation pipeline to solve data quality issues
Understand the most suitable data preparation actions on the basis of the analysis to perform

Poor data quality is related to data errors, inconsistencies or delays that often negatively affect the output of the processes (from business processes to pure computational process). Such issue is perceived as important in Data Analytics field since an adequate quality level of the input data increases the reliability and value of the obtained results. The course will introduce the techniques and procedures to assess and improve data quality considering different data sources (e.g., traditional databases, data streams, unstructured data sources).
This course includes the following topics:
Basic elements of Data Quality: description of the main dimensions and related metrics in different data sources
Data profiling techniques: methods and tools for analyzing the data source, such as collecting descriptive statistics, identifying data types and recurring patterns, counting null and distinct values, and detecting functional dependencies.
Data quality assessment techniques: description of objective assessment methods and design of data quality controls.
Data Quality improvement techniques: methods and tools for data cleaning (standardization, detection, and imputing of missing values, error localization and correction, outliers detection, duplicate detection) and process-based improvement.
Data Quality issues in data fusion activities: techniques for duplicate detections (probabilistic and empirical techniques) and conflict resolution
Data Quality assessment in the uncertainty analysis; evaluation of the variability of the analytics results due to the poor quality of the input data,
Data Governance and data quality: description of the way in which organizations should assign people roles and responsibilities, define the processes and the technologies for managing data and especially, data quality aspects.
In the course seminars, some of the described techniques will be implemented by using Python.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, senza revisioni periodiche, senza presentazione/discussione finale
Written exam: Theoretical questions on the course topics
Mandatory project in Python aimed to apply all the concepts presented in the course to a real-world dataset.
Dublin descriptors 1,2,3,5

Carlo Batini, Monica Scannapieco, Data and Information Quality - Dimensions, Principles and Techniques. Data-Centric Systems and Applications, Editore: Springer, Anno edizione: 2016, ISBN: 978-3-319-24104-3
Arkady Maydanchik, Data Quality Assessment, Editore: Technics Publications, Anno edizione: 2012
Ihab F. Ilyas, Xu Chu, Data Cleaning, Editore: Association for Computing Machinery, New York, NY, United States, Anno edizione: 2019, ISBN: 978-1-4503-7152-0
Ziawasch Abedjan, Lukasz Golab, Felix Naumann, Thorsten Papenbrock, Data Profiling, Editore: Morgan & Claypool, Anno edizione: 2018, ISBN: 978-1681734460
Craig Fisher, Eitel Lauria, Shobha Chengalur-Smith, Introduction to Information Quality, Editore: MIT Press, Anno edizione: 2012

Cenni sulle acquisizioni geofisiche: misure ecografiche, misure tomografiche, misure di campo. Elaborazione di dati sismici: inversione dei primi arrivi, metodi reciproci, filtri mono e bidimensionali, recupero di guadagno, deconvoluzione, analisi di velocita', correzioni dinamiche, soppressione delle multiple, stack, migrazione. Elaborazione di dati georadar: filtri, sottrazione del background, recupero di guadagno, analisi di velocita', focalizzazione. Inversione tomografica: tomografie per tempi di volo, tomografie d'ampiezza. Trattamento di misure di campo: pseudosezioni, metodi di inversione iterativa.

Obiettivo generale 1: fornire ai neolaureati la preparazione necessaria per superare positivamente colloqui di assunzione presso: aziende ferroviarie (Gestori di Infrastruttura e Imprese di Trasporto), Istituzioni pubbliche (Ministero Infrastrutture e Trasporti, Regioni, Province, ecc.), Istituti di ricerca e studi professionali, nonché per l'ammissione a corsi di Dottorato e Master di secondo livello (il Master annuale in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari di Roma garantisce l'assunzione presso il gruppo Ferrovie dello Stato Italiane).
Obiettivo generale 2: offrire ai neolaureati l'opportunità di giovarsi di situazioni contingenti favorevoli, per esempio la continua e rilevante richiesta di ingegneri da parte di aziende di trasporto e mobilità di persone e merci. I numerosi e importanti investimenti programmati dal Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza offrono già finora e offriranno nei prossimi anni moltissime opportunità di impiego e di sviluppo professionale.
Obiettivo generale 3: perfezionare la competenza e la professionalità dei neolaureati nel settore "orizzontale" dell'Ingegneria di Sistema, fortemente richieste in ambito lavorativo e necessarie per affrontare la vasta e variegata problematica dell'Ingegneria delle Infrastrutture, della Mobilità e dei Trasporti.
Obiettivo specifico 1: fornire agli studenti l'attitudine alla progettazione di servizi di trasporto ferroviario per la mobilità di merci e viaggiatori, alla gestione delle attività tipiche dei responsabili aziendali della manutenzione dei veicoli, della gestione del materiale rotabile e della circolazione dei treni, nonché alla programmazione dell'orario e del modello di esercizio.
Obiettivo specifico 2: integrare la trasversalità dell’approccio all’Ingegneria dei Sistemi di Trasporto e della Mobilità con la capacità di analizzare in modo interdisciplinare i problemi concreti che l’ingegnere incontrerà nel suo percorso professionale.
Obiettivo specifico 3: migliorare la capacità di lavorare in gruppo e di comunicare verbalmente e testualmente i metodi e i risultati del proprio lavoro.
Obiettivo specifico 4: acquisire competenze che favoriscono il superamento dell'esame facoltativo di Trasporti Marittimi e Intermodali nel secondo semestre del secondo anno della laurea magistrale, che si consiglia di sostenere a chi desidera completare la propria formazione nell'Ingegneria dei Trasporti.

Lo studente che ha superato l’esame conosce i seguenti elementi:
sistema ferroviario: relazioni tra Gestori di Infrastruttura e Imprese Ferroviarie, ruolo delle Istituzioni, in particolare dell'agenzia Nazionale per la Sicurezza Ferroviaria, ruolo degli altri soggetti coinvolti, in particolare gli enti responsabile della manutenzione, elementi essenziali del contesto normativo, componenti tecnologici del sistema, cenni alla normativa regolamentare;
circolazione ferroviaria: cultura della sicurezza, operazioni del distanziamento dei treni lungo l'infrastruttura e di movimento negli impianti e nelle stazioni, regimi di circolazione, sistemi di esercizio;
tecnologie dell'infrastruttura: collegamenti di sicurezza, impianti di blocco, impianti di comunicazione terra-treno e treno-terra;
veicoli: struttura e componenti del materiale di trazione e del materiale trainato, dispositivi di sicurezza, impianto frenante, comportamento dinamico in relazione con l'infrastruttura;
trazione: sistemi di elettrificazione delle infrastrutture ferroviarie, azionamenti installati sul materiale di trazione, comportamento termico degli azionamenti, modalità di impiego efficiente dei veicoli di trazione;
azienda ferroviaria: modalità di produzione del servizio, teoria dei guasti, principi di progettazione della manutenzione del materiale rotabile;
progettazione e gestione del servizio: progettazione dell'orario e del servizio, turnazione del materiale e del personale, formazione dei treni.
Lo studente acquisisce le competenze di base per lo svolgimento, tra le altre possibili, delle seguenti attività:
circolazione sull'infrastruttura ferroviaria: calcolo della potenzialità delle linee e dei nodi, stesura delle specifiche e dei capitolati per la fornitura di impianti di sicurezza della circolazione;
veicoli: valutazione delle prestazioni dei veicoli di trazione e dei veicoli rimorchiati, esecuzione di valutazioni tecnico-funzionali e di metodi speditivi per la redazione dei regolamenti di esercizio, organizzazione di un parco veicoli, stesura delle specifiche e dei capitolati per la fornitura di veicoli motori e rimorchiati;
azienda ferroviaria: programmazione del servizio, progettazione dell’orario, progettazione della manutenzione, produzione del trasporto.
Lo studente consegue la capacità di conoscere gli elementi fondamentali e applicativi del sistema ferroviario per la mobilità delle persone e delle merci, comprendere la sua problematica tipica, apprendere i metodi necessari per la progettazione e la gestione del sistema e applicare le proprie capacità progettuali e gestionali alle varie situazioni che incontrerà nel suo percorso professionale.
Lo studente consegue l’autonomia di giudizio necessaria per:
valutare l’entità e le caratteristiche dei problemi tipici dell’esercizio di un sistema ferroviario e metropolitano;
individuare il metodo più adeguato per risolverli;
lavorare in gruppo e confrontarsi con gli altri soggetti con i quali deve interagire;
comunicare verbalmente e testualmente.

Argomenti dell'insegnamento - A.A. 2025/2026
1 - Sistema ferroviario
Componenti ed elementi di un sistema ferroviario, generalità, definizioni, classificazioni.
Funzioni e requisiti di un sistema ferroviario.
Funzioni e servizi dell'esercizio: movimento, trazione, pianificazione e programmazione, manutenzione, amministrazione.
Panoramica sui veicoli, le composizioni e le prestazioni.
2 - Circolazione, Impianti, Infrastrutture
Principi della circolazione ferroviaria, sicurezza, fail safe. Collegamenti di sicurezza.
Marcia a vista, operazioni del distanziamento, vulnerabilità, comunicazione terra-treno, segnalamento.
Regimi elementari (cenni): bastone pilota, regimi a tempo.
Regimi a spazio, consenso telefonico (cenni fondamentali), blocco manuale (cenni fondamentali), blocco automatico, blocco radio, blocco mobile.
Ripetizione dei segnali continua e discontinua, livelli di automazione, ATC, SCMT, SSC.
Sistemi per l’interoperabilità europea: ERMTS/ETCS.
Circolazione nelle stazioni, itinerari, istradamenti. Collegamenti di sicurezza. Logica meccanizzata, cablata, programmata. Apparati centrali, ACE, ACEI, ACS.
Sistemi di esercizio: spola, DL, DU, DC, DCO, SCC.
3 - Veicolo
Composizioni, rodiggio, caratteristiche generali dei veicoli.
Ruota, sala montata, sospensioni, accoppiamento ruota/infrastruttura, scartamento.
Carrelli, componenti e organi vari.
Organi di aggancio e di repulsione.
Organi di captazione e contatto con l'infrastruttura elettrica.
Equilibrio longitudinale delle forze, fenomeno del cabraggio.
Equilibrio trasversale delle forze, comportamento in curva, compensazione, limitazione della velocità, assetto della cassa variabile e pendolamento.
Ribaltamento e svio.
Apparato frenante, massa frenata, grado di frenatura, determinazione della velocità massima.
4 - Trazione
Elementi generali: sistemi elettrici di trasporto, motori di trazione, sistemi di alimentazione dell'infrastruttura.
Problematica della trazione elettrica.
Elementi di elettrotecnica (cenni fondamentali propedeutici): potenza elettrica, legge di Ohm, cadute di tensione, trasformazione, conversione statica.
Motore asincrono a corrente alternata trifase: diagrammi caratteristici e regolazione.
Motore a corrente continua a eccitazione serie (cenni): diagrammi caratteristici e regolazione.
Comportamento termico e sovraccarico.
Linee di alimentazione.
Sviluppo delle nuove tecnologie.
5 - Programmazione e gestione del servizio
Cenni alla normativa regolamentare: RCT, PGOS, RS.
Composizione e formazione dei treni.
Prestazioni, categorie di velocità, composizioni bloccate.
Potenzialità delle linee e degli impianti.
Progettazione dell'orario. Coincidenze, cadenzamento.
Pianificazione degli interventi e produzione del servizio.
Turnazione del materiale e del personale.
Teoria dei guasti, RAMS, Sistema di Gestione della Sicurezza.
Principi di progettazione della manutenzione del materiale rotabile.
Organizzazione di un'azienda ferroviaria (cenni fondamentali).
Progetto
Durante il periodo didattico gli studenti realizzeranno un progetto integrato e coordinato con quello che si svolge nell'insegnamento parallelo di Progetto di Ferrovie (tenuto dal Prof. Cassano).
Finalità del progetto sono la programmazione, il dimensionamento, la gestione di un sistema, un impianto e/o un servizio ferroviario viaggiatori e merci.
Il progetto è composto, generalmente, da due parti: l'esercizio e l'infrastruttura (o viceversa). Nella prima parte di definiscono le prestazioni richieste a un impianto in funzione del servizio che deve svolgere, nella seconda parte se ne progettano l'infrastruttura, le opere civili e/o la cantierizzazione. Questa seconda sezione fa parte dell'insegnamento di Progetto di Ferrovie.
Il progetto si svolge in gruppi di tre-quattro studenti. Esempi di progetto:
dimensionamento di un impianto di formazione treni a composizione bloccata o non bloccata e della relativa officina,
progettazione di un cantiere fisso o mobile,
dimensionamento di un impianto di smistamento merci o di un terminale intermodale,
configurazione di una stazione di testa o di transito in relazione al servizio programmato,
progettazione di un servizio ferroviario cioè: materiale rotabile impiegato, prestazioni, orario di servizio, conoscendo le caratteristiche dei veicoli e dell'infrastruttura,
circolazione dei treni su una linea omotachica o eterotachica, definendone gli incroci, le precedenze e le tracce orarie.
Ogni studente/gruppo deve procedere autonomamente allo sviluppo del lavoro dopo averlo impostato e discusso con il docente, mettendo in gioco tutto quanto visto nelle lezioni teoriche, nelle esercitazioni illustrate in aula e nella cospicua documentazione disponibile nel sito WeBeep. Ulteriore documentazione è reperibile direttamente e liberamente su Internet; a tal fine è disponibile un elenco di siti consigliati. È inoltre lasciata a ciascuno la completa libertà di acquisire e consultare la documentazione che ritiene utile.
Il contenuto del progetto sarà presentato da ogni gruppo alla fine del periodo didattico e sarà oggetto dell'esame.
Visite tecniche
Se le ore a disposizione lo permetteranno, si organizzeranno possibilmente tre visite didattiche a impianti ferroviari:
sale operative che regolano la circolazione telecomandata delle linee del compartimento di Milano,
depositi e officine Trenord di Milano Fiorenza e di Novate Milanese: locomotive e treni viaggiatori del servizio regionale,
deposito e officina di Milano Smistamento: locomotive del trasporto merci.
Seminari didattici
Compatibilmente con gli strettissimi tempi messi a disposizione dall'orario didattico, è previsto lo svolgimento di seminari tenuti da tecnici esterni, il cui apporto è finalizzato a integrare la didattica teorica trasferendo agli studenti la propria esperienza pluri-decennale nella progettazione e nella gestione di sistemi ferroviari e del servizio che su di essi si svolge. I seminari costituiscono anche una occasione di contatto con le aziende in vista di un eventuale futuro coinvolgimento professionale.
Tesi di laurea
Il docente è disponibile per l'assegnazione di tesi di laurea magistrale con controrelatore e senza controrelatore aventi come oggetto gli elementi trattati nell'insegnamento o, eventualmente, l'ulteriore sviluppo del progetto. Negli ultimi anni una dozzina di tesi a tematica ferroviaria è stata insignita di premi e borse di studio da parte del Collegio Ingegneri Ferroviari Italiani.
Tirocini curricolari e non curricolari
L'acquisizione delle tecniche e dei metodi dell'Ingegneria dei Sistemi Ferroviari può essere efficacemente integrata dallo svolgimento di tirocini presso aziende ferroviarie o altri operatori civili e industriali del settore. Il docente informerà periodicamente gli studenti in merito alla disponibilità di tirocini.
Se il docente ritiene che ne sussistano le condizioni, l'attività svolta nei tirocini può essere ulteriormente sviluppata per la preparazione della tesi di laurea.
Si segnala che in moltissimi casi il percorso esame+tirocinio+tesi si è concluso con l'assunzione o comunque con la formalizzazione di un contratto di lavoro, anche prima del conseguimento della laurea.
Documentazione didattica
Si segnalano questi due testi disponibili nelle librerie e nelle biblioteche del Politecnico: "Ingegneria dei sistemi ferroviari" (Ricci 2014) e "Elementi generali dell'esercizio ferroviario" (Cesari et al. 2017). Essi sono consigliati in quanto forniscono una buona preparazione di base degli argomenti che sono oggetto di approfondimento nell’insegnamento e come testi di riferimento in ambito professionale. Come utile compendio, è disponile la registrazione delle lezioni svolte negli anni accademici precedenti; anche le lezioni di quest'anno accademico saranno registrate e pubblicate al termine del periodo didattico.
Per la preparazione dell’esame non è disponibile un testo commerciale unico ed esaustivo, tuttavia sono messe a disposizione gratuitamente, sul sito WeBeep, le presentazioni usate nelle lezioni e le dispense didattiche.
Alla fine del ciclo didattico si fornisce un documento contenente alcune Linee Guida orientative per la preparazione dell’esame corredate da un elenco molto dettagliato che indica, per ogni singolo punto del programma, le rispettive diapositive delle presentazioni e le pagine delle dispense.
Le presentazioni sono pubblicate sul sito WeBeep prima delle rispettive lezioni per agevolare la scrittura degli appunti.
Durante lo sviluppo delle lezioni i documenti didattici possono subire modifiche e integrazioni finalizzate a migliorare il contenuto dei vari argomenti del programma e soprattutto per rendere più efficace la preparazione dell'esame.
Sono inoltre messi a disposizione molti altri testi la cui lettura è facoltativa, ma vivamente consigliata per migliorare la conoscenza della materia e per supportare i testi forniti dal docente. I testi più rilevanti sono elencati nella bibliografia. L’elenco completo è fornito all’inizio delle lezioni.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
L'esame consiste in un colloquio orale che inizia con la discussione del progetto e prosegue con domande relative agli argomenti trattati a lezione nonché nei seminari didattici e nelle visite tecniche.
Generalmente (ma non necessariamente) le domande riguardano due argomenti fondamentali (che saranno indicati nelle Linee Guida per la preparazione dell’esame) ed eventuali argomenti complementari finalizzati all’incremento della votazione finale.
Durante la discussione del progetto lo studente deve dimostrare di conoscerne i contenuti, i metodi e i risultati.
Ulteriori elementi di valutazione sono costituiti dalla capacità di organizzare discorsivamente l’esposizione con efficacia e linearità, dalla capacità di ragionamento critico sullo studio compiuto, dalla correttezza nell’impiego del lessico specialistico e soprattutto nella capacità di collegamento trasversale con i contenuti dell’Ingegneria dei Sistemi della Mobilità e dei Trasporti acquisiti durante il percorso della laurea magistrale.

Roberto Maja, Circolazione ferroviaria, Anno edizione: 2024
Note: Dispensa del corso
Roberto Maja, Meccanica del veicolo ferroviario, Anno edizione: 2013
Note: Dispensa del corso
Roberto Maja, Frenatura dei veicoli ferroviari, Anno edizione: 2024
Note: Dispensa del corso
Roberto Maja, Trazione ferroviaria, Anno edizione: 2023
Note: Dispensa del corso
Roberto Maja, Composizione e formazione dei treni, Anno edizione: 2025
Note: Dispensa del corso
Emmanuele Vaghi (Dirigente RFI), Progettazione servizio ferroviario, Anno edizione: 2014
Note: Dispensa del corso
Roberto Maja, Manutenzione dei veicoli ferroviari, Anno edizione: 2013
Note: Dispensa del corso
Roberto Maja, Elementi di elettrotecnica e macchine elettriche, Anno edizione: 2022
Note: Dispensa del corso
Stefano Ricci, Ingegneria dei sistemi ferroviari, Editore: Egaf, Forlì, Anno edizione: 2013
Note: Testo commerciale
Cesari F. Rizzo V., Lucchetti L., Elementi generali dell'esercizio ferroviario, Editore: CIFI, Roma, 2° edizione, Anno edizione: 2017
Note: Testo commerciale
Bruno Dalla Chiara et al., Trasporti terrestri ed energia, Editore: Egaf, Forlì, Anno edizione: 2017
Note: Testo commerciale
Giuseppe Acquaro, I Sistemi di Gestione della Sicurezza Ferroviaria, Editore: CIFI, Roma, Anno edizione: 2019
Note: Testo commerciale
Francesca Ciuffini, Orario Ferroviario - Integrazione e Connettività, Editore: CIFI, Roma, Anno edizione: 2019
Note: Testo commerciale
Paolo Beria, Atlante dei Trasporti Italiani - Infrastrutture, offerta, domanda, Editore: Libreria geografica, Anno edizione: 2019
Note: Testo commerciale

The second module of the course aims to provide students with the necessary theoretical tools to comprehend alternative contracts, financial arrangements and instruments that could be used to finance infrastructure investments, comparing advantages and disadvantages of traditional and more innovative solutions. Furthermore, the course will present alternative risk management techniques, allowing to model the uncertainty associated with different factors that may affect the overall impact of infrastructure investments. Mathematical finance and financial modelling concepts will allow students to understand how to compare different financing alternatives. Case studies with a specific focus on the Transportation sector will provide students with a methodological framework to manage infrastructure projects, being able to evaluate and compare alternative financial structures and to assess the financial robustness and profitability of the investment. Finally, seminars with practitioners and experts in the field of infrastructure investments will allow students to comprehend and discuss the practical application of the theoretical concepts introduced during the course in real infrastructure projects.

In terms of acquired knowledge and understanding, students will be able to:
Describe the relationships between sound theoretical references in corporate and project finance and the concrete funding of infrastructure projects;
Define the main contractual arrangements in infrastructure development projects: infrastructure financing as a network of contracts;
Examine different types/sources of risks at different stages of project development;
Show references to, and analysis of, concrete case studies in the financing of infrastructures.
Comprehend mathematical finance and financial modelling concepts to compare advantages and disadvantages of alternative financial structures of infrastructure investments.
Students will be able to:
Compare alternative financial solutions for infrastructure projects based on the usage of different financial instruments and approaches;
Illustrate the allocation of risks in infrastructures projects comparing advantages and disadvantages of alternative contractual arrangements and instruments;
Examine economic and financial plan models, being able to discuss the bankability, the financial feasibility and financial profitability of projects.

The course contents are delivered through lectures and exercises sessions. The Module II of the course covers the following topics:
Project finance vs corporate finance;
Public private partnership and concession contracts;
Fundamentals of financial calculus;
Elements of risk assessment and management.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Students will pass the course after successfully take a written exam. The exam consists in a set of exercises and theoretical questions.
The exam aims at verifying student's:
Understanding of the theoretical frameworks to finance and manage infrastructure projects;
Ability to define and evaluate project performances;
Ability to define, evaluate and compare different financial solutions for infrastructure investments.
The exam of the course corresponding to 10 cfu refers to topics of Modules I and II. The exam of the course corresponding to 5 CFU refers to topics of Module II.
To pass the course, students must successfully pass the written exam with a grade higher or equal to 18.

Delmon, Jeffrey, Private Sector Investment in Infrastructure: Project Finance, PPP Projects and PPP Framework, Editore: Kluwer Law International, Anno edizione: 2021
A Guide to the Project Management Body of Knowledge: PMBOK Guide, Editore: Project Management Institute
Infrastructure Financing Instruments and Incentives, Editore: OECD, Anno edizione: 2015

The course focuses on developing students' knowledge of geographic data analysis concepts, methods, and tools. The course aims to provide an exhaustive frame of geographic information: from acquisition to validation, processing and web publishing. Authoritative data, as well as geo-crowdsourced data, are both parts of the course. The Geospatial Web and Spatial Data Infrastructures are also taught. An introduction to Digital Twin Earth and Geospatial Artificial Intelligence, including Geospatial Foundation Models, will be provided. Students are asked to learn the most used desktop and web, proprietary and free open-source software packages (QGIS, ArcGIS, PostresSQL, PostGIS, GeoServer, OpenLayers, OSGEOLive).

Students will learn how to:
Design and develop a Geographic Information System, taking into account the different components
Explore geospatial data and create corresponding thematic maps by using GIS software
Manage geospatial data with advanced GIS functionalities
Design and develop a WebGIS
Given specific project cases, students will be able to:
Detail the corresponding requirements
Manage the geospatial data in proprietary and open source GIS applications
Develop the related webGIS for showing the results of their work
Given a relatively complex problem, students will be able to:
Analyze and understand the goals, assumptions, and requirements associated with that problem and model them
Define the data and architecture for fulfilling the problem
Develop partially or totally the GIS solution
Students will learn to:
Write a document with the specifications of their project
Present their work
Publish their result through a webGIS
Students will learn how to develop a realistic project in the GIS domain.

Introduction to GIS;
Reference and coordinate systems; their transformations.
Map projections: distortions; conformal and equal area maps.
Geographic data models and structures.
Fields: exploring data, spatial statistics, geostatistics
Introduction to Geospatial Artificial Intelligence
GIS and the Internet
WebGIS
Meta information, interoperability
Web Geo Services
The Geospatial Web
Spatial Data Infrastructures and the Digital Twin Earth
Participatory web GIS: citizen science, VGI, geo-crowdsourcing
Applications of GIS in various domains, especially connected with SDGs (webinars also involving external experts, like Heads of GIS Centers of different UN Agencies)
Exercise sessions and a project laboratory are integral parts of the course.
A project will be assigned during the Laboratory hours at the end of the practice. It will be developed by students, under the supervision of academic tutors in small teams of 2-3 members. Project artifacts (requirement analysis, design document, test report, code) are expected to be released at the exam. The evaluation of projects will be based on the produced artifacts and a presentation.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, senza revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
Written examination covering the theoretical part of the course. Oral/practical examination covering Desktop and WebGIS parts of the course, along with a discussion of the laboratory project.
During the exam, students will be evaluated on their understanding of theory, practical skills, and the laboratory project. Scores from these three components will be weighted and averaged to calculate the final score. Theory will account for 1/2, practical skills for 1/3 (Desktop and WebGIS), and the laboratory project for 1/6 of total score. Each part of the exam can be taken separately during different exam sessions. A grade of "30 cum laude" will be awarded if the total score is 31 or higher.

Slides of the course https://webeep.polimi.it/
Note: Geographic Information Systems (GIS)
Pandey, Jatin, Energy and Resources Institute Content Provider, and Darshana Pathak, Geographic Information System, Editore: New Delhi, India: The Energy and Resources Institute, Anno edizione: 2014

This module is made of two integrated courses, namely: Cognitive and organisational aspects of crisis management and Geospatial data processing and mapping for crisis management.
Crisis management is a particularly complex activity, to be carried out under the stress provoked by a natural extreme, in the midst of a chaotic situation, characterised by high levels of demands on decision makers and interveners and lack of relevant information. The course Cognitive and organisational aspects of crisis management will focus on the characteristics of responding organisations and the role of the public as well as on the description of the challenging environment in which decision making in the time of crisis takes place. Case studies, illustration of seismic events that disrupted critical infrastructures are key topics throughout lessons and exercises.
The second course, Geospatial data processing and mapping for crisis management,
will develop advanced skills in the field of GIS and geospatial data management and mapping with the aim of tailoring such activities and their final products to the specific needs and priorities of civil protection agencies and to the vast array of stakeholders intervening in case of a seismic emergency. The students will acquire and apply knowledge on how crisis maps are produced nowadays, including enhanced tools and skills to interpret satellite images, to produce layers of exposed assets and population, comprising the possibility to exploit Volunteered Geographic Information (VGI).

The aim of the course is to provide knowledge of the main geoprocessing tools useful to support emergency management. Particular attention will be given to the production of crisis maps. The students will learn the techniques and the information sources needed to produce crisis maps for the most common environmental calamities.

• Knowledge and understanding:
  The students will acquire knowledge on how crisis maps are produced nowadays, including enhanced tools and skills to interpret satellite images, to produce layers of exposed assets and population, comprising the possibility to exploit Volunteered Geographic Information (VGI). Complementary to the explanation of the theoretical aspects of geospatial processing and georeferenced data management through maps and the so called “Digital Earth”, real experiences in providing services to emergency management agencies during natural disasters will be shown and discussed. In particular, the activity of agencies such as UNOCHA, UN Spider, and DG-ECHO will be presented with particular focus on the Copernicus Programme.
• Applying knowledge and understanding
  The course will develop advanced skills in the field of GIS and geospatial data management and mapping with the aim of tailoring such activities and their final products to the specific needs and priorities of civil protection agencies and to the vast array of stakeholders intervening in case of a seismic emergency.
• Making judgements
  The students will learn to deal with different types of needs of the users, e.g. civil protection, detecting which data and which geoprocessing are necessary to provide adequate information.
• Communication skills
  The students will present the work done during a group activity for a multidisciplinary project with an oral presentation and a written report
• Learning skills
  The students will develop the ability to autonomously delve deeper into the topics taught during classes, considering different sources.

The content is exposed through lectures and laboratory exercises. The course deals with the following main topics:
Open data and tools to support crisis management (e.g. software for downloading and processing satellite imagery and software for geodata publication on Internet)
Existing services providing geospatial data for emergency management purposes (e.g. Copenicus Emergency Manamgement Service )
Crisis map production workflow
Remote sensing applications for damage detection and grading: different types of sensors are discussed, with their fit for use for damage assessment for different types of disasters (e.g. Earthquake, Flood, Fire ).
Geospatial processing and fusion of different data sources
Validation and quality control of crisis maps
Laboratory exercises on real test cases will be performed. The exercises will be perfomed mainly in class, partly guided, partly autonomously and in group with the teacher supervision. The students will work on a group interdisciplinary project in which they will apply geoprocessing and mapping for a specific test case of emergency management. The active work during the course is recommended to maximise the learning process during the semester and to facilitate the group project development.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
The interdisciplinary group project is evaluated on the basis of a group presentation and a written report. In addition, with an oral test, the acquired knowledge about the discussed topics will be assessed. During the exam, the expected learning outcomes will be tested. The knowledge and understanding about the main topics of the course, concerning mainly the workflow of crisis maps production, the types of data sources and processing required for damage assessment for different types of disasters, the software and tools available, as well as the existing services which provide geospatial information to support emergency management will be verified.

The course aims at providing theoretical and practical skills to use the information gathered from patents to guide and coordinate Research and Innovation activities.
More in detail, it consists of two complementary parts.
The first covers Intellectual Property fundamentals and patentability criteria; it provides theoretical and practical skills for patent search and patent analysis, both through manual and computer-based tools.
The second part starts with a survey of the main mechanisms characterizing the competition between alternative technologies and the main models describing the dynamics of innovation. This part of the course also addresses the exploitation of patents as a source of technical information for competitive intelligence and information extraction supporting innovation activities.
A special focus will be dedicated to knowledge resources in the field of green technologies and on the potential of AI technologies in supporting patent retrieval and analysis.

By the end of the course, students will learn contents and practices according to what is defined in the learning objectives.
In terms of acquired knowledge and understanding, students will be able to:

• interpret and describe the characteristic features of creativity, inventions, innovation and sustainable development;
• identify the industrial applications of systematic methods and tools supporting innovation development in industry;
• summarize fundamentals of Intellectual Property protection, patentability criteria and patent application process.
  Concerning the ability to apply the acquired knowledge and understanding, students will be able to:
• perform a patent search for priority searches and for identifying opportunities to transfer solutions between different technological domains;
• check whether a technical solution infringes an existing patent and propose alternatives for patent circumvention;
• analyse a technical system in terms of evolutionary potential and identify possible technological developments.
  Eventually, project work activities will allow students to
• develop collaboration abilities through the interaction with the teammates;
• develop communication skills through the interaction with tutors;
• develop learning abilities by autonomously acquiring information and data needed for the development of the project activities.

Intellectual Property: fundamentals, patentability criteria, patent application process (IT, EP, PCT). Structure and features of a patent document.
Patent search: patent databases, functionalities and limitations. Patent classifications: IPC, ECLA, FI, CPC.
Patent analysis: statistical analysis and bibliometrics.
Patent strategies and techniques for patent breaking.
Elements of text mining. Computational linguistics, AI technologies applied to patent mining.
Technological diffusion: from invention to innovation. Competitive product development and Knowledge needs. Competition models: pure competition, pray/predator, symbiotic, parasitic.
Types and Patterns of Innovation: product/process, breakthrough/incremental, competence enhancing/competence destroying.
The UN Sustainable Development Goals as a driver of innovation. Classification of green technologies and available knowledge resources.
Elements of Technology Forecasting.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
The course consists of lectures and practice sessions, including a collaborative project driven by an industrial case study proposed by partner companies.
The evaluation is based on:

• an individual written test based on the practical sessions proposed in the semester;
• on a project work developed in team.
  More specifically, the assessment consists of the followings:
• (50%) a written open-book individual test with exercises similar to those proposed within the practice sessions, aimed at checking the acquisition of the knowledge and related application abilities; some exercises require the application of the software tools presented within the semester;
  -(50%) a project work developed in team (3-4 members each): evaluation is based on the review sessions along the semester and on the final presentation. The project work allows to check the achievement of expected results in terms of application abilities, learning and communication skills.

Alan L. Porter, Scott W. Cunningham, Tech Mining: Exploiting New Technologies for Competitive Advantage, Anno edizione: 2004, ISBN: 0-471-47567-X
Melissa A. Schilling, Strategic Management of Technological Innovation, Editore: McGraw-Hill Education, Anno edizione: 2012, ISBN: 978-0078029233
Cantamessa, Marco, Montagna, Francesca, Management of Innovation and Product Development - Integrating Business and Technological Perspectives, Editore: Springer, Anno edizione: 2015, ISBN: 978-1-4471-6722-8 http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=nlebk&AN=1056506&site=ehost-live
Adriano Vanzetti, Vincenzo Di Cataldo, Manuale di Diritto Industriale, Editore: Giuffre' Editore
Note: In Italian
David Pressman, Patent It Yourself, Editore: Nolo Press Berkeley

The course aims to equip students with basic knowledge of digital information management systems in the construction sector for architectural and engineering works and infrastructures: fundamentals of BIM (Building Information Management).
The training is structured so as to allow the student to understand the main digital information problems, to acquire techniques for an organic approach to their solution, to be able to effectively interact with the technologies and skills involved in the digital management of information during the strategy, design, construction and operation phases.
The course provides the student with knowledge about: 1) digital information management flows; 2) digital information management systems and tools; 3) national and international standards of digital information management.

Students will be able to understand the economic and production issues related to the construction and infrastructure sector through digital data management tools and information models.
They will acquire the basic notions of the reference standards and will be able to develop procedural flows of information management applied to the design, production and operation phases in construction

Knowledge management & infrastructure projects: data space and digital platform; knowledge net in construction sector; AI and industry 4.0 in construction sector; Building Information Modelling (BIM)
BIM principles and standards: BIM story; international practice UK and USA; principle of digitization in construction sector; politics and laws for digitization of construction sector; International standard ISO; European standard CEN; National standard UNI
Digital Information management flow: actors and organization; strategy and design phase; purchasing phase; construction phase; operation phase (life cycle management). Project, inter and intra organization perspectives for collaboration and data uses.
Digital Information management system and tools: Digital platform for constructions; Common Data Environment (CDE); BIM Authoring 3D tools; Time Management 4D scheduling tools; Cost management 5D tools; Asset management 6D tools
Digital information request and delivery: GIS model for infrastructures, Asset and Project information models; Organization, Asset and Project Information Requirement; Exchange Information Requirement; BIM Execution Plan; Information Delivery Plan
Digital information analysis: digital and circular economy, cost-benefit analysis, market and use value, BIM review tools for clash detection, code and quality checking

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, senza presentazione/discussione finale
Course organization and assignment review
Submission of a project work assignment that will be framed during the course and then developed by teams composed by min 3 people with different academic backgrounds. Students'll have 3 meetings review vithout intermediate evaluation
Final exam
Oral disussion about the course themes, starting from the resoults of the project work assignment, delivered in the end of the course

A.Pavan, C.Mirarchi and others, BIM-Based Collaborative Building Process Management, Editore: Springer, Anno edizione: 2019, ISBN: 978-3-030-32888-7

The course deals with land and terrestrial surveying techniques by using photogrammetric sensors. At the beginning of the course, the analytical fundamentals of photogrammetry for the sensor orientation and for the object 3D reconstruction will be given. Then, digital images will be introduced together with algorithms for image enhancement and matching. Finally, the main products of photogrammetry, such as orthophotos, will be illustrated. The sensors for data acquisition will be outlined too. Computer laboratory activities will integrate other classes.

The course objectives are firstly to explain the general positioning problem and the specific methods applied in different scenarios by different techniques: outdoor and indoor positioning problems are addressed and their methodological and technical solutions are explained: GNSS, INS and indoor technologies. Least Squares and Kalman processing algorithms are explained. Then, Location based Services are defined, their main issues are discussed and the present solutions are explained: in particular, the database for storing road topology and a route optimization algorithm are presented. By flipped classrooms, the students are encouraged to autonomously face several positioning problems, elaborate the relevant solutions and discuss them with colleagues and professor: by these projects, the students gain the capability to implement numerical solutions to positioning problems: the results are publicly presented and defended.

D1. Knowledge and understanding. Students learn:
a) positioning scenarios, requirements, problems and solutions
b) reference systems for positioning
c) processing techniques: from least squares to kalman filtering
d) GNSS systems, observations and data processing
e) Inertial navigation: principles, observations and navigation equations
f) Indoor positioning: techniques, technologies and open problems
g) positioning by 5G: the state of the art and future development
h) LBS: general puroposes, applications, issues.
i) Route optimization: topological databases and examples of algorithms
D2. Applying knowledge and understanding.
In the frame of positioning applications, given a specific requirement, students learn how to:
a) design a software solution
b) implement the relevant library.
More in general, given a specific problem or application, at the end of the course they are able to identify solutions (see below)
D3. Making judgements. Given a positioning application, students learn how to:
a) identify the requirements
b) define all the possibile solutions
c) evaluate their advantages and disadvantages
d) identify the optimal solution
D4. Communication. The students are asked to make a presentation on a specific project: motivation, methods and results. Moreover, the exam is an oral discussion on the theory part.
D5. Lifelong learning skills
At the end of the course students have a complete overview of the state of the art of positioning techniques and technologies. Moreover, they have aquired the methodological capability to:
a) face and solve problems
b) stay updated in a continuously evolving field.

General introduction
The positioning problem. The different scenarios: outdoor and indoor. The different spatial scales, from very local to global. The different user requirements: horizontal, vertical and 3D estimation; accuracy and integrity. Introduction to the processing techniques.
Reference Frames
RF in 1, 2 and 3 dimensions. Transformations. Earth dynamics. Terrestrial reference frames: ITRF and ETRF. GNSS permanent networks for the frame distribution. ITRF - ETRF Transformations. Cartesian, geodetic and local coordinates: transformations. The Local Level and relevant transformation. The body frame in inertial navigation and relevant transformations. Time systems.
Fundamental tools
Positioning in single epoch: Least Squares solution. Trajectories estimates: Kalman filtering.
GNSS constellations and signals
GPS, GLONASS, Compass / Beidou and Galileo: space segments, signals and present state. Atomic oscillators and clocks. The phase of a signal. Binary codes and phase carriers: observation equations. Propagation in the atmosphere: troposphere and ionosphere. Multipath. Phases: initial ambiguities and cycle slips.
GNSS undifferenced positioning
Standard Point positioning by code single frequency; multifrequency and multiconstellation code positioning; the ionospheric free solution. Precise Point positioning by multifrequency and multiconstellation codes and phases: the tropospheric estimation; estimable parameters and conditioning of the solution. Assisted GNSS and WAAS systems.The RINEX format. The NMEA format.
GNSS differenced positioning
Single differences and double differences; the baseline estimation; the integer nature of initial ambiguities: ambiguity resolution; the Real Time Kinematic method.
Inertial positioning
The Inertial Navigation System and its components. Inertial Measurement Units: accelerometers and gyroscopes. Examples: spring accelerometer and optic gyroscope: the observation equations. Fundamental rotation and rotation rates: the navigation equations from the body frame to ETRF. Kalman integration with other techniques.
Indoor positioning
Measuring approaches: centralized and distributed. Measuring principles: ToA, ToF, TDoA, RTT, AoA. Measuring technologies: cameras and optical systems; infrared systems, active beacons, imaging of natural radiation, imaging of artificial lights; WI-FI and Bluetooth; Radio Frequency Identification (RFID): active and passive. Data processing: Cell of Origin, multilateration, fingerprinting.
5G
The 5G technology. Principles of 5G positioning. Practical problems: the present state of the art.
Location Based Services
Location and trajectory aware LBS. Applications: point of interest search; mass market, specialized, industrial and emergency management applications. Active and passive LBS. Privacy issues. Spatial uncertainty management. LBS management and Services: databases, updating, interoperability and standards. Satellite borne images in LBS. Open Location Services. LBS and VGI. Routing issues; networks graphs and topology. Route optimization: the Dijkstra algorithm.
Laboratory
Students participate to laboratory sessions (in the following, classworks) in which they autonomously face and solve simplified but significant positioning problems by implementing original software. Moreover, students are trained to use free existing software for GNSS data processing on example dataset. The laboratory activity contributes to the final mark as specified in the Evaluation section.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, individuale, senza revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
A 0-30 scale is used to grade the exam. It is based on the evaluation of the following parts.
a) Consigned projects: for each classwork, developed libraries or written reports must be consigned 10 days before the exam date. The consigns are evaluated on a binary basis: passed / not passed. Only passed candidates can give the exam.
b) A seminar on a project: at the end of the course, one specific project topic is assigned to each student, by random extraction. In the exam date, the candidate must give a seminar (with slides, duration 8 minutes) about the project: motivation, developed algorithms, results. Questions and discussion follow. The seminar is evaluated on a 0-30 scale.
c) An oral examination on theory. The first questions are on very fundamental points of the program. By the following questions, the capability of the student to face more complex and in-depth parts are examined. The exam moves through all the macro-topics of program (bold titles in the above list). The oral exam typically lasts about 5-20 minutes and is evaluated on a 0-30 scale.
Final evaluation.
The final mark is the mean of seminar and theory {1/2[Theory] + 1/2[Seminar]}. The exam passes if and only if the part on theory is ≥ 15 and the final mark is ≥ 18. In case the final mark is a full (not rounded) 30, some more deepening of the exam could bring to the laude.
Remarks
In general seminar and theory can be given in different calls, always seminar before, theory after. In particular, the seminar mark remains recorded for following calls even in case of failing of the theory part. A student who has already the seminar mark but wants to repeat (improve) it in a following call, must inform the professor 5 days before the call: this request definitely cleans the recorded mark.

Slides of the professor https://beep.metid.polimi.it/
Note: Available in the Beep page of the course
A. Leick, L. Rapoport, D. Tatarnikov, GPS Satellite Surveying, 4th Edition, Editore: Wiley, Anno edizione: 2015, ISBN: 9781118675571
R. Mautz, Indoor positioning Technologies, Editore: ETH Zurich, Anno edizione: 2012 https://www.research-collection.ethz.ch/bitstream/handle/20.500.11850/54888/eth-5659-01.pdf
Note: PhD thesis
J. Schiller, A. Voisard, Location-Based Services 1st Edition, Editore: Elsevier, Anno edizione: 2004, ISBN: 9781558609297

The course focuses on quantitative methods for modeling, monitoring and improving quality of products and services in actual productive scenarios, characterized by multi-dimensional quality indicators. Techniques for both continuous and ordinal quality data (e.g., survey data) are presented.
After successfully completing the course, students should be able to do the following:
1. Understand the philosophy and basic concepts of quality monitoring and improvement.
2. Extract relevant information from complex, high-dimensional quality data
3. Identify models to predict the expected pattern of quality indicators
4. Design and use appropriate tools to design and manage quality in industrial and service scenarios.

The aim of the course is to present the fundamental aspects of the seismic risk and seismic damage scenario assessments and some activities related to the seismic emergency management. The importance of the choices of the suitable methodologies for the different assessment phases will be particularly highlighted.
The course is strictly integrated with the others of the GPEM module. An interdisciplinary group project will be devoloped by the students. A project in which they will apply the knowledge acquired in the three parts of the module, working on a specific real case study related to seismic emergency management. The project will have revisions and working time in class, partly guided, partly autonomously with the teacher supervision. The active work during the course is recommended to maximise the learning process during the semester and to facilitate the group project development. During the course experts' seminars related to the GPEM module topics will be proposed.

Knowledge and understanding: the students will acquire knowledge about seismic risk and damage scenario and about the different aspects to be considered to assess them. The differences between deterministic and probabilistic approaches in terms of data, methods and results and their uses during the prevention or emergency management phases, are issues expected to be assumed at the end of the course. A territorial point of view is mainly adopted in the course, so they will be able to understand the importance to approach problems at different scales using appropriate methods and data.
Applying knowledge and understanding: the students will learn, as first, to calculate a seismic damage scenario for buildings. The skills of managing different kind of data related to the seismic risk or damage scenario in a site and data collected in the post event phases (damage and usability) will be improved. In particular, the understanding of data requirements and reliability, the most suitable ways to organize, store and represent the data using a GIS are in-depth issues. Morover, the projects to be developed for the module are applications of different and integrated aspects of the acquired knowledge.
Making judgements: in the course, some of the different existent approaches to assess the seismic risk and damage scenarios and the related phases will be presented. Each one has specific assumptions, limits, expected results. The students will be able to understand and make the correct choices among the possible alternatives, analysing the objectives, the contest, the scales, the stakeholders to which their work will be addressed.
Communication: the course has a multidisciplinary approach, so the students will learn the importance to communicate in the most suitable way with different categories of stakeholders (public administration officers, professionals or researchers, etc.). Other points are:
-the ability to work in team: the exercises and module project development will permit them to improve the ability to work together with the other students for a common objective;
-the oral presentation of their project and the oral exam, will increase their skill of public speech.
Learning skills: the students will develop the ability to autonomously delve deeper into the topics taught during classes and, during the project they can improve the ability to take decision based on assumptions and to justify their choices.

Earthquake phenomena: definition of the phenomena and different types of measures;
Seismic hazard: definition, parameters, assessment methodologies;
Local effects: definitions and classification; focus on site amplifications and landslides triggered by earthquake;
Seismic vulnerability of buildings: definition, different assessment methodologies;
Seismic vulnerability of lifelines: definition, assessment methodologies;
Outlines about seismic vulnerability of special buildings: different approaches;
Seismic risk: definition and evaluation methods;
Seismic damage scenarios: definition and evaluation methods;
Post-event usability assessment: assessment, organization and methodologies;
Seminaries about seismic risk / seismic emergency management (in common for the GPEM module) held by experts in different fields of the seismic risk/emergency;
Exercises: development of exercises, mainly using a GIS, related to the different topics of the course;
Common project for the courses of the GPEM module: the students have to work in groups to construct a seismic damage scenario, to elaborate data (various types, sources, formats) for developing a webgis and maps useful to support different phases/aspect of the seismic emergency management in a real case-study.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
The exam consists in the oral discussion of the developed project and, after that, in the oral discussion of the topics of the course.
During the exam the students have to show their knowledge of the course topics and the ability to use, integrate and elaborate them in the project

Webeep
Note: Slides, lectures notes and other bibliographical material shall be found on WeBeeP
CONSEIL DE L'EUROPE Cahiers du Centre Européen de Géodynamique et de Séismologie, European Macroseismic Scale 1998, Editore: G. Grünthal, ISBN: 2-87977-008-4
Note: Available in the BEEP WebSite of the course
C. ALLIN CORNELL, ENGINEERING SEISMIC RISK ANALYSIS / Bulletin of the Seismological Society of America, Anno edizione: 1968, ISSN: 0037-1106, Fascicolo: Vol. 58, No. 5, pp. 1583-1606
Note: Available in the BEEP WebSite of the course
G.M. Calvi, R. Pinho, G. Magenes, J.J. Bommer, L.F. Restrepo-Vélez and H. Crowley, DEVELOPMENT OF SEISMIC VULNERABILITY ASSESSMENT METHODOLOGIES OVER THE PAST 30 YEARS, Editore: ISET Journal of Earthquake Technology, Anno edizione: 2006, ISSN: 0972-0405, Fascicolo: Paper No. 472, Vol. 43, No. 3,
Note: Available in the BEEP WebSITE of the course
Alfredo Corsanego and Carlo Gavarini, Ten years of research into the seismic vulnerability of constructions in Italy/Annals of Geophysics, Anno edizione: 1993, ISSN: 2037-416X, Fascicolo: VOL. XXXVI, N. 1
Note: Available in the BEEP website of the course

Obiettivo del corso è di introdurre a una pratica di manutenzione moderna e a soluzioni avanzate per una migliore produttività, oggi vitale per aziende in ogni settore. In particolare, l'evoluzione radicale verso una gestione avanzata degli asset fisici può ridefinire completamente il ruolo della manutenzione, che può diventare una funzione chiave di un più complesso e integrato concetto gestionale lungo il ciclo di vita degli asset. Il ruolo della manutenzione nella gestione del ciclo di vita degli asset è quindi considerato come un fattore decisivo per: ridurre i costi; ottimizzare il servizio fornito dagli asset; garantire la sicurezza, qualità, affidabilità e disponibilità; massimizzare il valore ottenuto dall'uso degli asset, contribuendo infine alla competitività dell'azienda.
Questa evoluzione beneficia dello sviluppo di nuovi concetti di manutenzione capaci di sfruttare: i) le tecnologie avanzate dell'informazione, della comunicazione e dell'automazione di impianto; ii) le nuove tecnologie diagnostiche e prognostiche per valutare e predire lo stato di salute degli asset; iii) i nuovi concetti manageriali, i cui fondamenti sono un processo decisionale basato sui dati e il ruolo del capitale umano come risorsa supportata da intelligenza aumentata disponibile da un supporto tecnologico avanzato.

In a world full of digital data, it's essential to manage and analyze this information efficiently. Computer programming is then crucial to all scientists and engineers, even those without a specific computer science background. In this scenario, t he Python programming language offers an easy-to-use programming syntax and a rich set of third-party software libraries, thus representing the de-facto standard solution for automating data analysis and visualization tasks.
The course presents the state-of-the-art methodologies and tools for data analysis and visualization using Python programming language. The course aims at easing the adoption of state-of-the-art programming tools and methods especially for those scientists and engineers without a computer science and programming background.
The topics will be presented using a hybrid teaching approach that mixes traditional classes with hands-on sessions with two main objectives:
Deliver a methodology and the corresponding tools to design useful data analysis and visualization programs
Create a mindset that makes students independent in the analysis and adoption of new software libraries to be integrated in their software projects

Knowledge and understanding (DdD 1)
The students will be capable of analyzing the requirements of modern programs targeting data analysis and visualization.
The students will learn how to leverage state-of-the-art software libraries in their developed software programs.
The students will have a clear view concerning the use of state-of-the-art software libraries in their developed software programs.
Apply knowledge and understanding (DdD 2)
The students will be capable of using the Python IDE to create programs.
The students will be capable of developing software programs using the Python programming language and third-party software libraries.
The students will be able to read technical documentation regarding advanced Python software libraries.
Making Judgements (DdD 3)
Students will be able to analyze Python programs and identify the necessary changes to include new functionalities.
Lifelong learning skills (DdD 5)
The students will become capable of coordinating the use of different skills and technologies to identify the best software solution under a large variety of aspects, such as flexibility and performance.
The students will be capable of navigating autonomously in the state-of-the-art software libraries written in Python to extend the functionalities of their software programs.

The course covers topics in computer programming with emphasis on data visualization and analysis using the Python programming language. State of the art software libraries such as NumPy, Pandas, Scipy, WebScrape, and Maps, are presented and discussed. The main covered topics are the following ones:
Python programming basics and intermediate (15h)
Python for data analysis (20h)
Python for data visualization (10h)
Usecase (5h)
During the course the Python programming language version >3.x will be used.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
The final exam consists of a written assessment, which may be supplemented by an oral examination at the instructor's discretion.

Jake Vanderplas, Python Data Science Handbook: Tools and Techniques for Developers: Essential Tools for working with Data, Editore: O'Really Media, Anno edizione: 2016, ISBN: 1491912057
Cay Horstmann, Rance D. Necaise, Concetti di informatica e fondamenti di Python, Editore: Maggioli, Anno edizione: 2019, ISBN: 8891635433
Cay S. Horstmann, Rance D. Necaise, Python For Everyone, 3rd Edition, Editore: Wiley, Anno edizione: 2018, ISBN: 978-1-119-49853-7

The objective of the course is to address the problems, solutions, methods, and technologies for big data storage and management, with special emphasis on scalability and persistency. The course is structured in three main parts. The first part covers the main principles and approaches of big data management, spanning issues like scalability, transactionality, and distribution of data. The second part covers the different approaches to unstructured data management, describing data models, query languages, and architectural solutions for non-relational data storage, also known as NoSQL solutions, spanning graph, columnar, documental, key-value, and IR-based databases. The third part discusses the design methodologies for the specification of NoSQL data models.

Students will learn the basic concepts of modern database approaches. They will become able to design, program, and use the different database methods, and they will learn how to select and adopt the best option depending on the business and technical requirements.
Dublin Descriptors
Expected learning outcomes
Knowledge and understanding
Students will learn how to:
Identify problems that can be addressed with big data storage and processing techniques
apply the basic nosql technologies for real-world problems
Applying knowledge and understanding
Given specific project cases, students will be able to:
Define and implement a big data solution for the problem
Apply it on real datasets
Making judgements
Given specific project cases, students will be able to:
Learn how to decide which data storage and processing solution to apply and how to evaluate this decision
Communication
Students will learn to:
Write a report on a project describing and motivating the decisions taken and the results obtained
Present their work in front of their colleagues and teachers
Lifelong learning skills
Students will learn how to learn and become proficient in new data management solutions

The course content is organized in three main chapters:
1. Approaches to Big Data management
Big Data problems and dimensions
Data engineering and data science pipeline
Enterprise-scale data management
Scalability and persistency vs. volatility issues
Cross-source data integration problems and architectures
CAP theorem and implications. Non-relational distribution architectures
Evolution of transactional properties: from ACID to BASE. Modern transactional architectures
Data sharding and replication
Cloud-based, scalable data processing and computing
2. Systems and Models for Big and Unstructured Data
Graph databases
Semantic databases
Columnar databases
Document-oriented databases
Key-value databases
IR-based databases
Each category of systems is covered along 5 dimensions: (1) data model (2) (declarative vs. imperative) query languages; (3) data distribution (4) non-functional aspects (5) architectural solutions.
3. Methods for the Design of Applications
Modeling languages and methods for building unstructured data applications
Design methodology within the data engineering pipeline
Schema-less, implicit-schema, and schema-on-read approaches

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, senza revisioni periodiche, senza presentazione/discussione finale
Valutazione continua facoltativa (a scelta dello studente)
The exam consists of a practical project part (project work) and a written part (written exam, with possible oral discussion if deemed necessary by the instructor). Further contributions to the mark may come from continuous evaluations throughout the course, including in-presence quizzes during lessons and other interactive modalities in class.
The project work consists of solving a realistic big data engineering problem, based on real or realistic dataset publicly accessible via Web API, datasets available online, or provided by the instructors. The project work will be developed in groups throughout the semester.
The written exam is composed of a mix of theoretical questions regarding any of the course subjects, and exercises regarding the technical content and how to apply it in practice (including programming aspects). The theoretical part consists of a mix of questions with open and closed answers. The whole exam is a closed-book evaluation. A minimum score on each part is required. Oral exam may be requested by the instructor in specific cases.
Type of assessment
Description
Dublin descriptor
Written test
Theoretical questions
Exercises focusing on big data storage and processing aspects
1,4
1, 2, 3
Assessment of project artefacts
Assessment of the design and experimental work developed by students in groups
2, 3, 5
Oral presentation
Assessment of the presentation of the work developed by students in groups
Possible oral exam on the topics of the courses, upon request of the teachers
2, 3, 4, 5

Sadalage, Fowler, NoSQL Distilled: A Brief Guide to the Emerging World of Polyglot Persistence, Editore: Addison-Wesley, Anno edizione: 2012
Marting Kleppmann, Designing Data-Intensive Applications: The Big Ideas Behind Reliable, Scalable, and Maintainable Systems, Editore: O'Reilly, Anno edizione: 2017, ISBN: 978-1449373320
Marco Brambilla, Emanuele Della Valle, Andrea Tocchetti, et al., Course Notes, Anno edizione: 2021

CHE COS'E' IL TELERILEVAMENTO?
Il Telerilevamento è l’insieme delle tecniche e delle metodologie che permettono di acquisire informazioni qualitative e quantitative sulla superficie terrestre senza contatto diretto, attraverso la misura e l’analisi dell’energia elettromagnetica riflessa o emessa dagli oggetti osservati. Queste informazioni vengono raccolte da sensori remoti installati su piattaforme terrestri (laboratorio, campo), aeree (droni, aerei) o spaziali (satelliti), che operano in diverse porzioni dello spettro elettromagnetico (visibile, infrarosso, microonde, ecc.).
Alcuni esempi:

• ESA: http://www.esa.int/ESA_Multimedia/Videos/2017/01/ESA_s_Earth_Observation_Programmes_an_introduction
• NEREUS: https://www.youtube.com/watch?v=NaakACX1Kuk
  PERCHE' IL TELERILEVAMENTO E' IMPORTANTE NELLA INGEGNERIA?
  Il Telerilevamento è uno strumento insostituibile in molteplici campi della ingegneria, poiché fornisce dati fondamentali per l'analisi, la progettazione, il monitoraggio e la gestione di infrastrutture e risorse naturali, quali:
• Dati geospaziali aggiornati: gli ingegneri possono ottenere informazioni dettagliate e aggiornate su morfologia del terreno, uso del suolo, copertura vegetale, corpi idrici, etc., senza dover effettuare rilievi in loco, anche in siti remoti, inaccessibili o pericolosi, risparmiando tempo e risorse;
• Supporto alla progettazione e pianificazione: nel campo dell'ingegneria civile e ambientale, il Telerilevamento è utile per analisi di idoneità del sito per nuove costruzioni, studio del rischio idrogeologico, pianificazione di reti infrastrutturali (strade, ferrovie, dighe, etc.);
• Monitoraggio ambientale e impatti: gli ingegneri ambientali utilizzano il Telerilevamento per monitorare l'inquinamento di suolo, acqua e aria, valutare l'impatto ambientale di opere e attività industriali, sorvegliare aree protette e habitat naturali, monitorare eventi estremi (frane, alluvioni, incendi, etc.), valutare i danni post-evento.
• Modellistica ambientale: il Telerilevamento fornisce input fondamentali per i modelli numerici utilizzati in simulazioni idrologiche, climatiche, analisi strutturali e geotecniche, progettazione urbana sostenibile, etc;
• Intelligenza artificiale e machine learning: usando tecniche avanzate di intelligenza artificiale e machine learning si possono automatizzare l'analisi di immagini satellitari per rilevare cambiamenti nel territorio, classificare superfici, ottimizzare la gestione delle risorse, etc.
  IL TELERILEVAMENTO COME STRUMENTO DI ATTUAZIONE DELLE POLITICHE EUROPEE IN CAMPO AMBIENTALE, ECONOMICO E SOCIALE
  I cambiamenti climatici interessano tutte le regioni del mondo. Le calotte polari ed i ghiacciai si sciolgono e cresce il livello dei mari. Ciò causa eventi estremi sempre più frequenti. In alcune regioni, le forti precipitazioni causano inondazioni, deterioramento della qualità dell'acqua, danni all'agricoltura ed alle infrastrutture. Altre regioni sono invece colpite da siccità e ondate di calore senza precedenti che causano carenza di risorse idriche. E si prevede che nei prossimi decenni tali fenomeni si intensiicheranno.
  Le conseguenze per l'Europa sono preoccupanti:
• Nell'Europa centro-meridionale si registrano ondate di calore, incendi forestali e siccità sempre più frequenti;
• Il Mediterraneo si sta trasformando in una regione arida, il che lo rende ancora più vulnerabile di fronte alla siccità e agli incendi boschivi;
• L'Europa settentrionale sta diventando molto più umida e le alluvioni invernali potrebbero diventare un fenomeno ricorrente;
• Le zone urbane, nelle quali oggi vive l'80% della popolazione europea, sono esposte a ondate di calore e alluvioni e all’innalzamento del livello dei mari, ma spesso non sono preparate per adattarsi ai cambiamenti climatici.
  In questo scenario, l’Unione Europea ha già investito e sta investendo ingenti risorse del proprio bilancio in azioni contro il cambiamento climatico per trasformare l’Europa nel primo continente a impatto climatico netto nullo entro il 2050.
  Sinergico con l’Agenda 2030 promossa dall’Organizzazione delle Nazioni Unite ( https://unric.org/it/agenda-2030/ ) per combattere la povertà nel modo per migliorare il benessere generale delle popolazioni, il Green Deal Europeo prevede un piano d’azione volto a promuovere la gestione sostenibile delle risorse naturali per salvaguardare la protezione della biodiversità e ridurre l’inquinamento. Finanziamenti: circa 1/3 dei 1.800 miliardi di euro del piano NextGenerationEU e del bilancio UE 2021-2027.
  Inoltre, l’UE ha creato:
• Un sistema di tassonomia verde per classificare le attività economiche sostenibili;
• Le obbligazioni verdi europee (EuGB), che finanziano progetti conformi alla tassonomia ambientale.
  mentre la Banca Centrale Europea (BCE) ha lanciato un piano per integrare il cambiamento climatico nelle sue attività, focalizzandosi su:
• Transizione verde e impatti macroeconomici;
• Rischi fisici legati a eventi climatici estremi;
• Degrado della natura e sue implicazioni economiche.
  Per attuare questa trasformazione verde e supportare una crescita economica sostenibile, l’Unione Europea si è dotata del programma di Osservazione della Terra Copernicus ( https://www.copernicus.eu/it ) ed ha progettato l’ambizioso programma Destination Earth ( https://ec.europa.eu/digital-single-market/en/destination-earth-destine ).
  OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO
  Obiettivo dell'insegnamento è introdurre il futuro ingegnere alle tecnologie digitali dell’Osservazione della Terra da satellite per uno sviluppo sostenibile della nostra società. Queste tematiche sono ormai centrali negli obiettivi di sviluppo sostenibile delle politiche europee; basti pensare agli impatti economici, sociali e culturali dovuti alle migrazioni “climatiche” causate dall’ adattamento al cambiamento climatico del nostro pianeta.
  Saranno fornite la basi tecnico-scientifiche per studiare il nostro pianeta dallo spazio, monitorare lo stato di salute dell'ambiente e documentare i cambiamenti del territorio. L'insegnamento fornisce anche i fondamenti di analisi, integrazione ed interpretazione di dati satellitari e dei geo-dati ambientali. Queste competenze sono divenute indispensabili per cogliere le nuove opportunità professionali in molteplici campi della green economy, quali ad esempio la produzione alimentare sostenibile, le trasformazioni delle nostre città smart, lo sfruttamento sostenibile dell’ ecosistema marittimo, oppure le opportunità offerte dall’industria delle fonti energetiche accessibili.
  DIDATTICA INNOVATIVA
  L'insegnamento è progettato con tecniche di apprendimento attive ed interattive. Le attività didattiche mixano metodi di analisi tradizionali alla intelligenza artificiale generativa (GenAI).
  Le lezioni frontali sono arricchite da esempi pratici, esercizi tratti da casi reali e piccole attività sperimentali che permettono allo studente di autovalutare il progresso del proprio apprendimento in itinere e sviluppare soft skill di problem solving. L'interazione con classe è mediata dall’uso di piattaforme interattive, laboratori virtuali, piccoli codici di calcolo e risorse di calcolo Internet gratuite.

A seguito del superamento dell'esame, lo studente:

• Conosce i meccanismi di base del Telerilevamento e comprende le ipotesi di validità degli enunciati (DdD1);
• Sa usare i risultati della teoria per risolvere semplici problemi reali (DdD2);
• Sa usare strumenti per elaborare immagini, classificarle e calcolare indicatori biofisici e geofisici (DdD2);
• Sa valutare alternative tecniche, tecnologiche e/o metodologiche (DdD3);
• Sa analizzare criticamente i risultati ottenuti (DdD3);
• E' capace di lavorare in gruppo (DdD4);
• Sa rielaborare i concetti appresi e progettare semplici metodi di analisi dati (DdD5).

L'insegnamento mette a sistema le nozioni apprese dagli studenti nei corsi di Fisica, Informatica, Chimica, Geologia, Biologia ed altre discipline delle Geoscienze in chiave applicativa per lo studio dell'ambiente naturale e costruito. Nel dettaglio sono sviluppati i seguenti temi:

• Principi di Telerilevamento ottico e cenni di Telerilevamento radar. Analogie e differenze;
• Richiami di fisica della radiazione, spettro elettromagnetico, radiazione di corpo nero, principali grandezze radiometriche del Telerilevamento;
• Spettro di emissione di Sole e Terra, assorbimento e diffusione della radiazione elettromagnetica, l'effetto atmosferico;
• Equazione di trasferimento radiativo, cosa misurano i satelliti in campo ottico;
• Interazione tra la radiazione elettromagnetica e la superficie terrestre, riflessione e diffusione della luce, firma spettrale, proprietà riflettenti delle principali macro-classi di copertura del suolo;
• Immagini telerilevate, sintesi di immagini a colori, l'informazione spettrale dei dati;
• Stima di parametri biofisici e geofisici, indici di vegetazione, indici mineralogici, stime numeriche, analisi spettrale;
• Fondamenti di classificazione tematica, tecniche non supervisionate, tecniche supervisionate, cenni al machine learning;
• Cenni di validazione delle analisi, indicatori statistici di buon accordo e di confronto;
• Introduzione alla modellistica ambientale con dati di Osservazione della Terra.
  CASI STUDIO
  Come applicazione della teoria, le lezioni integreranno brevi esercitazioni con software open source tradizionali e intelligenza artificiale generativa (GenAI).
  Gli studenti impareranno ad applicare i concetti teorici a casi studio reali in diversi campi elaborando immagini satellitari acquisite da piattaforme diverse e/o con differente risoluzione spettrale e/o geometrica per produrre mappe ed indicatori degli effetti ambientali causati dal cambiamento climatico.
  Alcuni esempi affrontati negli anni passati sono: il monitoraggio della qualità dell’acqua, lo studio del degrado del suolo, la pianificazione urbana sostenibile, la progettazione di infrastrutture resilienti, oppure lo sviluppo di una agricoltura sostenibile e resiliente al cambiamento climatico.
  PROGETTO DI INFORMATICA/GEOINFORMATICA
  Gli studendi di Informatica e Geoinformatica avranno la possibilità di svolgere il "Progetto di Informatica" o il "Progetto di Geoinformatica" sulle tematiche del corso.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Progetto/i - Elaborato/i facoltativo (a scelta dello studente), di gruppo, senza revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
MODALITA' DI VALUTAZIONE
L'esame può essere superato sostenendo uno degli appelli d'esame calendarizzati dalla Scuola.
La prova d'esame è individuale, svolta solo in presenza, in forma scritta, usando il proprio PC e la piattaforma RemoteExam di Politecnico di Milano. È adottata la metodologia open-book exam, nella quali agli studenti è consentito consultare i propri appunti, libri di testo e altri materiali forniti dal docente durante lo svolgimento della prova d'esame.
Gli studenti potranno svolgere un progetto in piccoli gruppi, da discutere tutti insieme.
Il progetto è facoltativo e realizzato in autonomia, dopo avere concordato l'argomento con il docente.
Con il progetto gli studenti possono acquisire una valutazione aggiuntiva (0-4 punti).
Il voto della prova d'esame sarà dato da: voto della prova scritta individuale obbligatoria + valutazione del progetto di gruppo facoltativo.
Per gli studenti che non svolgono il progetto facoltativo, il voto della prova d'esame sarà quello della prova scritta individuale obbligatoria.
Nel corso della prima lezione saranno forniti tutti i dettagli relativi alla prova d'esame e l'accesso ad una simulazione semplificata della prova che sarà sempre disponibile.
In sede di esame lo studente dovrà dimostrare di:

• Conoscere i meccanismi di base del Telerilevamento e le ipotesi di validità degli enunciati;
• Sapere applicare la conoscenza acquisita per la soluzione di semplici problemi reali;
• Sapere giustificare le scelte progettuali adottate;
• Sapere analizzare criticamente e discutere i risultati ottenuti;
• Sapere proporre soluzioni ad hoc;
• Sapere rielaborare autonomamente i concetti appresi.

WeBeep https://webeep.polimi.it
Note: cercare "telerilevamento" dell'a.a. più recente.
(per i materiali di studio fare sempre riferimento all'a.a. più recente e non quello frequentato)
John R. Jensen, Remote Sensing of the Environment: An Earth Resource Perspective - Second edition, Editore: Prentice Hall, Anno edizione: 2007, ISBN: 0-13-188950-8 https://www.pearson.com/us/higher-education/program/Jensen-Remote-Sensing-of-the-Environment-An-Earth-Resource-Perspective-2nd-Edition/PGM200207.html
W. G. Rees, Physical principles of remote sensing - Third edition, Editore: Cambridge University Press, Anno edizione: 2013, ISBN: 9781107004733 http://www.cambridge.org/it/academic/subjects/earth-and-environmental-science/remote-sensing-and-gis/physical-principles-remote-sensing-3rd-edition?format=HB&isbn=9781107004733
John R. Schott, Remote Sensing - The Image Chain Approach, Editore: Oxford University Press, ISBN: 0-19-508726-7 https://global.oup.com/academic/product/remote-sensing-9780195178173?q=Remote%20Sensing%20The%20Image%20Chain%20Approach&lang=en&cc=it
Pietro Alessandro Brivio, Giovanni Lechi, Eugenio Zilioli, Principi e metodi di Telerilevamento, Editore: Città Studi Edizioni, Anno edizione: 2006, ISBN: 88-251-7293-1 http://www.cittastudi.it/catalogo/ingegneria/principi-e-metodi-di-telerilevamento-2695

1st Module
Territory transport risk analysis (in coordination with the other modules), vulnerability and risk exposure analysis of the transport network, transports planning in emergency. Traffic Management Plans and Transport. Emergency Management Plans, methods to determine effective routes for the aids and the evacuation, interventions optimization, monitoring, telecontrol and users information technologies, hazardous goods transport, minimum requirements for tunnel safety, ADR 2007; risk analysis and fires simulation; methods for emergency and safety plans drawing.
2nd Module
Transport systems and services fundaments, fundaments of road traffic theory and technique,
transport planning fundaments, statistics and probability calculus (MAT/06), optimization methods, decisions support systems (MAT/09), data base, GIS (ING-INF/05), transport risk components, active and passive risk, probability, vulnerability, exposure, introduction to qualitative and quantitative transport risk analysis methods, definition of minimum risk routes.

The course aims to provide students with the knowledge, elements, and tools needed to study and analyze transportation and mobility systems engineering. Specifically, the course addresses the concepts of risk, resilience (and their components), and emergency management as applied to transportation systems. Within the course, the operating criteria of a transportation system and its components are explained. In addition, functional elements of transportation planning knowledge are discussed. An additional issue covers techniques for implementing risk mitigation plans, and emergency management plans to deal with different types of relevant events and accidents of human or natural origin that may affect a transportation network (socioeconomic impacts). The course includes lessons, case studies (seminars) with public and/or private organizations and technical visits.

At the end of the course, the student will be able to:
expose orally and graphically methods, models, operational tools, best practices, and procedures for the analysis and management of transportation networks, and illustrate their main characteristics of use
expose and apply techniques for assessing the level of vulnerability and resilience of a network and the level of risk associated with transportation activity, considering specific issues, including intrinsic network characteristics (topological and functional), traffic flows, and the nature and duration of relevant events that may affect the network
expose and apply methods and models to assess the traffic consequences caused by relevant events that may affect the transportation network and to determine, through appropriate simulations, the different scenarios that may occur
expose and apply traffic management techniques and models under emergency conditions by identifying the most appropriate traffic detour and flow management measures to minimize congestion, travel times, and response times for emergency vehicles.

The course provides an overview of the methods, models, operational tools, best practices, and procedures for analyzing and managing transportation networks (mainly roads). The goal is to assess a transportation network's vulnerability and resilience and the resulting risk associated with transportation activity, depending on the network's intrinsic characteristics (topological and functional), traffic flows, and the type of major events that may affect the network.
The acquired knowledge makes it possible to simulate the possible traffic consequences caused by relevant events that may affect the transportation network (total or partial closure of road sections, planned or unplanned evacuations from specific areas, etc.) and to determine, through appropriate simulations, different network state scenarios that may occur.
A further issue relates to traffic management under emergency conditions (following the possible abnormal events described above): determining the most appropriate traffic detour and flow management measures to minimize congestion, travel times, and emergency vehicle response times.
Topics covered in the course are:
Transportation demand models: random utility models, four-phase model (generation, distribution, modal split, path choice, matrix estimation elements)
Assignment to transportation networks: classification and fields of application of assignment models, assignment to uncongested networks, assignment to congested networks: user balance, daily dynamics, intra-period (within-day) dynamic assignment
Heavy vehicle storage and management during emergencies
Traffic Management Plans (TMP): elements of incident management, implementation of a TMP, basic elements of a TMP, structure of a TMP, Italian examples, and corridor and network TMPs
Transportation Emergency Management Plans (TEMP): evacuation management operations, transportation during emergencies, organization of transportation to support emergency actions
Intelligent Transportation Systems (ITS): definition, goals (travel information and planning, traveler information services), traffic management, freight and fleet management, electronic fares, transportation safety, emergency and incident management, urban areas, mobility impact, examples
Vulnerability of transportation networks: introduction to road vulnerability and road network vulnerability analysis
Basis for the following applications: traffic and transportation network simulation models and GIS for road network management.
During the course, laboratory activities (applications and numerical exercises) will be carried out (eventually in groups), including in the classroom during lessons. These activities will be proposed by the teachers and will concern some of the theoretical issues addressed in class. The performance of these applications will be assessed and will contribute to the final exam mark.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
The evaluation is based on a written and oral examination in the different sessions scheduled during the academic year.
The written exam consists of open-ended and multiple-choice questions for test knowledge and understanding of the entire course program. The candidate must demonstrate (including graphically) that:
know the main definitions and concepts related to transportation systems, transportation risk, and the fundamental statements of theory
have understood and be able to comprehensibly describe and apply the procedures and methodologies explained during the lectures
have understood the key aspects of each topic covered without memorizing formulas and definitions
have at least sufficient knowledge of the topics covered in the course to pass the exam
If the candidate achieves at least a sufficient grade in the written exam, he or she may take the oral exam. The oral exam consists of theoretical questions on some course topics.
Laboratory activities will contribute to the final assessment of the exam.

Petrenj, B.; Piraina, M.; Borghetti, F.; Marchionni, G.; Urbano, V., Cross-border Digital Platform for Transport Critical Infrastructure Resilience: Functionalities and Use-case, Anno edizione: 2023 http://idl.iscram.org/files/petrenj/2023/2510_Petrenj_etal2023.pdf
Borghetti, F.; Marchionni, G., Cross-border critical transportation infrastructure: a multi-level index for resilience assessment, Anno edizione: 2023 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352146523001576?via%3Dihub
Rosi, Riccardo; Borghetti, Fabio; Longo, Michela; Somaschini, Claudio; Fiduccia, Andrea; Tartaglia, Mario, Railway Infrastructure Resilience Analysis in Case of Flooding: Case Study in Italy, Anno edizione: 2023 https://ieeexplore.ieee.org/document/10381476
Borghetti, F.; Marchionni, G., ANALYTICAL MODEL FOR ASSESSING THE RESILIENCE OF CROSS-BORDER CRITICAL TRANSPORTATION INFRASTRUCTURE, Anno edizione: 2022 https://www.witpress.com/elibrary/wit-transactions-on-the-built-environment/214/38470
Borghetti, F.; Frassoldati, A.; Derudi, M.; Lai, I.; Trinchini, C., Road Tunnels Operation: Effectiveness of Emergency Teams as a Risk Mitigation Measure, Anno edizione: 2022 https://www.mdpi.com/2071-1050/14/23/15491
Borghetti, F.; Benolli, F.; Micozzi, A.; Di Giovanni, D., TRANSTUN project: a public-private-partnership to enhance the capacity of emergency response in case of CBRN incident in road tunnels, Anno edizione: 2022 http://www.cetjournal.it/cet/22/91/060.pdf
Borghetti, F.; Frassoldati, A.; Derudi, M.; Lai, I.; Trinchini, C., RESILIENCE AND EMERGENCY MANAGEMENT OF ROAD TUNNELS: THE CASE STUDY OF THE SAN ROCCO AND STONIO TUNNELS IN ITALY, Anno edizione: 2021 https://www.witpress.com/elibrary/wit-transactions-on-the-built-environment/206/38203
Borghetti, F.; Frassoldati, A.; Derudi, M.; Lai, I.; Trinchini, C., Safety in Road Tunnels: Analysis of Fire Accident Location inside the Gran Sasso Tunnel in Italy, Anno edizione: 2021 https://rpsonline.com.sg/proceedings/9789811820168/html/153.xml
Borghetti, F.; Petrenj, B.; Trucco, P.; Calabrese, V.; Ponti, M.; Marchionni, G., Multi-level approach to assessing the resilience of road network infrastructure, Anno edizione: 2021 https://www.inderscienceonline.com/doi/abs/10.1504/IJCIS.2021.116856
Borghetti, F.; Marchionni, G.; De Bianchi, M.; Barabino, B.; Bonera, M.; Caballini, C., A NEW METHODOLOGY FOR ACCIDENTS ANALYSIS: THE CASE OF THE STATE ROAD 36 IN ITALY, Anno edizione: 2021 https://www.witpress.com/elibrary/tdi-volumes/5/3/2800
Borghetti, F.; Derudi, M.; Frassoldati, A.; Lai, I.; Trinchini, C., Tunnel Risk Analysis: a Quantitative Evaluation of the Effectiveness of Emergency Teams Inside the A24 and A25 Motorway Tunnels, Anno edizione: 2020 https://www.aidic.it/cet/20/82/047.pdf
Borghetti, F.; Bozza, I.; Maja, R.; Malavasi, G.; Ricci, S.; Rizzetto, L., Unplanned rail service disruptions: Recovery Index for the station analysis where to set up a bus bridging, Anno edizione: 2020 https://www.ingegneriaferroviaria.it/web/en/content/unplanned-rail-service-disruptions-recovery-index-station-analysis-where-set-bus-bridging
Borghetti, F.; Marchionni, G.; Gugiatti, E.; Ambrosi, C.; Czerski, D.; Melzi, C., Cross border critical infrastructure: a new approach for the protection evaluation, Anno edizione: 2020 http://rpsonline.com.sg/proceedings/9789811485930/html/4134.xml
Borghetti, F.; Ponti, M.; Marchionni, G.; Studer, L.; Gandini, P.; Maja, R., A Quantitative Model to Define the Priority of Recovery of Road Network Elements Following a Relevant Event, Anno edizione: 2020 http://rpsonline.com.sg/proceedings/9789811485930/html/5291.xml
Borghetti, F.; Maja, R., Transport of Dangerous Goods by Road: Preliminary Data Analysis in March 2020 During COVID-19 Emergency in Italy, Anno edizione: 2020 https://www.aidic.it/cet/20/82/053.pdf
Borghetti, F.; Frassoldati, A.; Derudi, M.; Lai, I.; Trinchini, C., Safety in Road Tunnels: Accident Data Analysis of the Italian Motorway A24 and A25, Anno edizione: 2020 https://www.aidic.it/cet/20/82/052.pdf
Borghetti, F.; Mattavelli Solbiati, M., Transport of Dangerous Goods by Road: Analysis of Emergency Management to Estimate the Infrastructure Recovery Following an Event, Anno edizione: 2020 https://www.aidic.it/cet/20/82/050.pdf
Borghetti, F.; Cerean, P.; Derudi, M.; Frassoldati, A., Road Tunnels - An Analytical Model for Risk Analysis, Anno edizione: 2019 https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-00569-6
Borghetti, F.; Gandini, P.; Maja, R.; Ventriglia, V., Safety of Dangerous Goods Transportation by Road: a Comparison Between QRAM and GIIS Software, Anno edizione: 2018 https://www.aidic.it/cet/18/67/129.pdf
Derudi, M.; Borghetti, F.; Favrin, S.; Frassoldati, A., TRAM: a New Quantitative Methodology for Tunnel Risk Analysis, Anno edizione: 2018 https://www.aidic.it/cet/18/67/136.pdf
Borghetti, F.; Gandini, P.; Pastorelli, G.; Studer, L.; Bonura, L., DESTINATION Project: Data Analysis Relating to the Transport of Dangerous Substances by Road in 2015, Anno edizione: 2018 https://www.aidic.it/cet/18/67/131.pdf
Studer, Luca Pasino; Gandini, Paolo; Iuliano, Rosanna; Borghetti, Fabio; Marchionni, Giovanna, Road Users Exposed to Harm from Transportation of Dangerous Goods - Definition and Estimation, Anno edizione: 2018 https://www.aidic.it/cet/18/67/127.pdf
Bosco, D.; Lovreglio, R.; Frassoldati, A.; Derudi, M.; Borghetti, F., Queue Formation and Evacuation Modelling in Road Tunnels During Fires, Anno edizione: 2018 https://www.aidic.it/cet/18/67/135.pdf
Borghetti, Fabio; Derudi, Marco; Gandini, Paolo; Frassoldati, Alessio; Tavelli, Silvia, Tunnel Fire Testing and Modeling The Morgex North Tunnel Experiment, Anno edizione: 2017 https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-319-49517-0
Borghetti, Fabio; Calabrese, Veronica; Maja, Roberto, A quantitative model for the analysis of railway accessibility with bimodal vehicle in emergency conditions, Anno edizione: 2017 https://www.ingegneriaferroviaria.it/web/en/content/quantitative-model-analysis-railway-accessibility-bimodal-vehicle-emergency-conditions
Borghetti, Fabio; Malavasi, Gabriele, Vulnerabilità e accessibilità delle tratte ferroviarie a cielo aperto per i soccorsi in emergenza - Vulnerability and accessibility of open rail routes for emergency rescue, Anno edizione: 2016 https://ingegneriaferroviaria.it/web/it/content/vulnerabilità-e-accessibilità-delle-tratte-ferroviarie-cielo-aperto-i-soccorsi-emergenza
Borghetti, Fabio; Malavasi, Gabriele, Road accessibility model to the rail network in emergency conditions, Anno edizione: 2016 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2210970616300270?via%3Dihub
Gandini, Paolo; Studer, LUCA PASINO; Borghetti, Fabio; Iuliano, Rosanna; Pastorelli, Giuseppe, Assessment of areas exposed to damage by dangerous goods transportation - Application of Analytic Hierarchy Process method for land covers weighing, Anno edizione: 2015 https://ieeexplore.ieee.org/document/7313502
Bruno DALLA CHIARA,Gennaro Nicola BIFULCO,Gaetano FUSCO, Benedetto BARABINO, Giovanni CORONA, Riccardo ROSSI, Luca STUDER, ITS nei trasporti stradali, Editore: Egaf, Anno edizione: 2013, ISBN: 978-88-8482-477-6
J. de D. Ortùzar, L. G. Willumsen, Modelling Transport - Second Edition, Anno edizione: 2011
Ennio Cascetta, Transportation Systems Analysis - Models and Applications, Anno edizione: 2009 https://link.springer.com/book/10.1007/978-0-387-75857-2

Students will learn the basis of Transport Engineering, the components of transportation systems and their basic characteristics.
They will learn how to simulate the operation of a transportation system and the main criteria of transportation planning.
They will also learn the main concepts of transport risk and resilience and their components; moreover they will understand the risk prediction, prevention and mitigation activities.
They will know the main concepts needed to cope with major events or accidents on the transportation network, due to either human or natural origin.

Lectures and exercise sessions will allow students to:
have the knowledge of the basis of transportation network, in particular the characteristics of traffic flow and the basic elements for networks modelling and the different types of transport risk issues
understand and predict the effects on the territory caused by incidental events involving a transport network
have the ability to analyze the transport network level of service and the network behavior in case of relevant event
be able to explain to any audience the main features of a transportation system and the issues referred to risk in transportation sector
have the ability to autonomously increase knowledge starting from the issues discussed during classes

The course is mainly focused on two macro topics. The first topic includes the basis for the study of transportation network, in particular the characteristics of traffic flow and the fundamental elements needed to model transport networks and their operation.
The second topic concerns the analysis of risk, safety, and resilience of transportation systems following major events involving transportation networks that may also cause impacts on the territory. Particular focus is given to the risk associated with the transport of dangerous goods and to safety in tunnels.
The two macro topics are presented during the course in an interconnected and combined mode.
First macro-topic:
Introduction to Transport Systems: example of transport problems, fundamental components, functions and requirements, indicators and units of measure, classification of means of transport, accident rates
Traffic flow models: vehicle flow, motion of a vehicle, space-time diagrams, flow models, flow experimental laws and fundamental diagrams, macroscopic and microscopic models and variables
Transport planning: introduction, general procedures, simulation of transport networks, offer (components, graph theory, cost functions), demand (characteristics and components, O/D matrices, methods of analysis)
Highway capacity assessment and determination of Level Of Service for motorways, multi-lane and two-lane roads. The HCM procedure.
Signalized intersections: classification, project criteria, fixed and activated traffic lights, coordinated traffic lights, functional and safety evaluation and determination of Level Of Service
Non-Traffic Light Controlled Crossroads: basic concepts, functional evaluation and determination of Level Of Service
Roundabouts: general characteristics, classification, functional evaluation, determination of Level Of Service, safety notes
Sustainability and telematics in transportation: main sustainability issues and measures, Intelligent Transport Systems
Second macro-topic:
Introduction to the definition of risk: introduction to transport systems, definition and components of risk and resilience, specificity of Dangerous Goods (DG) transport, incidental casuistry
Safety in tunnel: problems of risk in tunnels, fires in tunnels, elements of tunnel risk analysis, human behavior influencing tunnel safety, devices and equipment, reference regulations
Transport Risk Analysis TRA: technics and tools for the safety evaluation of dangerous goods transport. Overview of the legislation (ADR, RID, ADN, IMDG). Main goal of the procedure, phases and limits. Societal risk and individual risk, risk criteria acceptance
Transport Risk Prevention: road safety elements, vehicles and infrastructure prevention and measures. Relationship between vehicle and infrastructure

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale obbligatoria
The evaluation is based on a written and oral examination in the different sessions scheduled during the academic year.
The written exam consists of open-ended and multiple-choice questions for test knowledge and understanding of the entire course program.
If the candidate achieves at least a sufficient grade in the written exam, he or she may take the oral exam. The oral exam consists of theoretical questions on some course topics.
Laboratory activities may possible contribute to the final assessment of the exam.
The student must:
demonstrate knowledge of the main definitions and concepts related to transportation systems, transport risk and the fundamental statements of theory
demonstrate that he/she understands and can comprehensibly describe and apply the procedures and methodologies explained in the lectures
demonstrate that he/she has understood the key aspects of each topic covered, while not learning formulas and definitions by heart
demonstrate at least sufficient knowledge of both the macro-topics covered by the course in order to pass the exam.

Slides and lecture notes
Highway Capacity Manual: A Guide for Multimodal Mobility Analysis, Editore: TRB - Trasportation Research Board, Anno edizione: 2016
Borghetti, F., Petrenj, B., Trucco, P., Calabrese, V., Ponti, M., & Marchionni, G., Multi-level approach to assessing the resilience of road network infrastructure, International Journal of Critical Infrastructures, Anno edizione: 2021, Fascicolo: 17(2), pp. 97-132
Kaplan, S., & Garrick, B. J., On the quantitative definition of risk, Journal: Risk Analysis, Anno edizione: 1981, Fascicolo: 1(1), pp. 11-27
Kaplan, S., The words of risk analysis. Journal: Risk Analysis, Anno edizione: 1997, Fascicolo: 17(4), pp. 407-417

The course is aimed at studying and developing vision-based 3D measurement techniques, such as stereoscopy, time-of-flight, fringe projection and photogrammetry, with a hands-on approach. 3D scanning prototypes based on different scanning principles will be developed during the laboratory classes, so that the students to participate actively to the teaching activities. The course will include the description of many real applications of 3D vision systems developed by the professor and his staff in cooperation with other Universities and Companies. The exam is based on the discussion of a project that the students, alone or in small groups, develop during the semester, under the guidance of the teaching staff.

In terms of acquired knowledge and understanding (DdD1), students will be able to:
know the fundamentals of image acquisition and how to set-up an image acquisition system,
examine the critical issues in a specific 3D measurement application to find the correct solution,
understand the working principle of the most common 3D scanners,
develop custom 3D scanners,
properly use commercial 3D vision-based systems,
estimate the uncertainty associated to the measurement.
Concerning the ability to apply the acquired knowledge and understanding (DdD2), students will be able to:
design the appropriate measurement approach for each 3D vision-based measurements in the most common industrial applications,
correctly select the most appropriate hardware for each specific 3D scanning application,
propose a test methodology for the performance qualification of 3D vision-based measuring systems.
Through project and lab activities and experiments, students will also acquire the skills to formulate a judgment (DdD3), meaning to understand the critical issues in 3D vision-based measurement techniques and find the correct measuring and processing approach.
Furthermore, students will improve their communication skills (DdD4), being able to write a synthetic report about the case study proposed in the course.
Furthermore, through the assigned group project, students will gain the ability to autonomously integrate (DdD5) commercial scanners provided in the lab with processing units to create a working prototype.

The course contents are delivered through lectures and lab activities. The slides of the lessons will be available for the students in advances and contain all the information needed for the course. The support books listed in the references can be useful for further analysis of the topics but are not compulsory.
The course covers the following topics divided in modules as per the description below:
Module 1: Image acquisition techniques and systems
Topic 1.1: introduction to the image acquisition techniques, line scan and area scan sensors, sensor technologies
Topic 1.2: Smart cameras
Module 2: Image processing
Topic 2.1: operators on single pixels, on image subsets and on the full image. Convolution operators and image transformation
Topic 2.2: 2D camera calibration to compensate for perspective and distortion due to the lens
Topic 2.3: image processing techniques to extract measurements from images: edge detection, blob analysis, pattern matching and geometric matching
Module 3: 3D measurements and scanning of shapes
Topic 3.1: Basic theory of image generation: pinhole cameras, optical aberration modelling
Topic 3.2: Stereoscopy theory and applications: calibration of stereoscopic system and algorithms for 3D measurements.
Topic 3.3: Pose estimation for 3D tracking of targets with a single camera
Topic 3.4: Structured light scanners: Fourier Transform Profilometry and Lidars
Topic 3.5: Digital Image Correlation for 3D shape recovery and for the estimation of 3D strain field
Topic 3.6: Time-of-Flight cameras and LiDARs
Topic 3.7: Photogrammetry fundamentals and applications
Module 4: 3D data processing and storage:
Topic 4.1: Techniques to enhance the accuracy of the 3D measurement result. Effect of motion on scanning accuracy and enhancement strategies
Topic 4.2: algorithms for point clouds processing, standard file formats for 3D data management and storing (VRML, IGES, STL,…).

Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
The students, alone or in small group of up to 5 people, will be asked to develop a project in the ambit of the course. The professor will assign the topic of the project also considering the main interest of the student. The professor, to offer the students the necessary support, will periodically review the development of the projects.
Students’ skills and knowledge will be evaluated by an oral exam that will focus on the discussion of the developed project.
Project
Every group of students is asked to develop a project, using hardware provided in the laboratory and prepare a short final report that will be used in the oral test, where the discussion of the work will be done.
Oral test
In the oral exam each student is expected to present the project, discuss it to demonstrate that it has been developed setting-up the image acquisition system correctly (correct measurement approach and hardware selection), considering the potential critical issues for the specific application and evaluating correctly the quality of the obtained results.
Final Grading
The students will have to show good capability to present their job and to discuss it with proper technical language, justify the choices and assumptions, after having shown good critical approaches to the problems faced in the work.

Richard E. Woods Rafael C. Gonzales, Digital Image Processing, Editore: Pearson, ISBN: 9789332570320
Note: The main reference are the slides and the digital documents provided by the professor. This is and additional (non mandatory) material.
Hubert Schreier, Jean-Jos Orteu, Michael A. Sutton, Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements, Editore: Springer US, Anno edizione: 2009, ISBN: 978-0-387-78746-6
Note: The main reference are the slides and the digital documents provided by the professor. This is and additional (non mandatory) material.
An Invitation to 3-D Vision https://www.eecis.udel.edu/~cer/arv/readings/old_mkss.pdf
Note: The main reference are the slides and the digital documents provided by the professor. This is and additional (non mandatory) material.