Laboratorio Didattico

IL NUOVO LABORATORIO DIDATTICO DI INGEGNERIA CIVILE

Questo documento intende illustrare brevemente le apparecchiature presenti nel nuovo laboratorio didattico di Ingegneria Civile.

Area Strutture
L’Area Strutture del Laboratorio è equipaggiata con una apparecchiatura commerciale destinata alla didattica: il Large Structure Set (LSS), commercializzato dalla PASCO Scientific. Esso è composto da diversi elementi di natura modulare che possono essere facilmente assemblati mediante viti di fissaggio per riprodurre modelli in scala, offrendo così la possibilità di costruire strutture di varia natura. Si possono ad esempio costruire ponti di tipo reticolare, sospeso, ad arco o strallato, oppure edifici regolari o irregolari, fin anche strutture meccaniche come gru (si veda un esempio in Figura 1).

Il LSS è inoltre dotato di un sofisticato sistema di sensori e di acquisizione digitale dei segnali. In particolare, esso è costituito da

  • 4 celle di carico da 100 N per la lettura delle forze assiali negli elementi
  • 6 celle di carico da 5N per la lettura delle forze assiali negli elementi
  • 1 eccitatore dinamico acustico
  • 2 amplificatori di segnale
  • 1 sistema di acquisizione digitale da 24 canali
  • Software PASCO Capstone per la lettura e memorizzazione dei segnali acquisiti
  • Un laptop sul quale è installato il software.

IL LSS è inoltre dotato di ulteriori accessori, come pesi tarati, guide e fili per realizzazione di tiranti. Sono inoltre compresi specifici accessori per la realizzazione di strutture mobili quali Gru. Infine, il sistema è dotato anche di un sofisticato eccitatore per lo studio della risposta dinamica delle strutture.
Anche se il LSS può essere utilizzato per la costruzione di modelli in scala di strutture qualsiasi, esso è stato specificatamente pensato per strutture da ponte come quella illustrata in basso. In tal modo gli studenti potranno sperimentare, su modelli in scala, il comportamento strutturale di ponti, anche con struttura complessa, come ponti ad arco, strallati od anche sospesi, analizzandone se necessario, anche il comportamento dinamico. Questo permette di consolidare la formazione degli studenti del Corso di studio in Ingegneria Civile e della laurea magistrale nel campo strutturale mediante specifici tirocini. Inoltre, il sistema si presta perfettamente allo sviluppo tesi di laurea.

Figura 1- Il Large Structure Set

Area infrastrutture viarie e Trasporti
Nell’ambito del Laboratorio Didattico di Ingegneria Civile è presente un simulatore di guida in realtà virtuale che riproduce una versione ‘portatile’ di quello ospitato nel Laboratorio di Simulazione in realtà virtuale posto presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Università degli Studi Roma Tre e gestito dal gruppo di ricerca di Infrastrutture Viarie. Con tali strumentazioni vengono condotte da anni studi e ricerche per la valutazione del comportamento dell’utente alla guida, al fine di verificare la qualità dei progetti stradali e le eventuali modifiche infrastrutturali necessarie dal punto di vista della sicurezza dell’esercizio viario.

Recenti ricerche hanno posto poi particolare attenzione alle mutue relazioni tra drivers e utenze deboli quali pedoni, ciclisti e motociclisti al fine di ottimizzare i processi di progettazione in aree sub-urbane ed urbane, e garantire i necessari standard di sicurezza. Tali attività di ricerca, così come le problematiche di sicurezza che caratterizzano le infrastrutture del nostro paese, sono ampiamente trattate nei vari corsi impartiti nel settore ICAR/04 Strade, Ferrovie, Aeroporti caratterizzanti sia la Laurea in Ingegneria Civile che la Laurea Magistrale in Ingegneria delle Infrastrutture Viarie e Trasporti, così come in Prove finali, Tesi di Laurea Magistrali e Dottorati di Ricerca.

Gli studi conducibili con il simulatore di guida in Realtà Virtuale consentono di affrontare le nuove sfide con il principale obiettivo di fornire un valido supporto per il contenimento dell’incidentalità stradale. La postazione “Low cost” del simulatore permette di effettuare prove di guida in diversi ambienti ricostruiti virtualmente, con la possibilità di valutare i diversi comportamenti degli utenti deducibili dagli output forniti dal sistema. Questa versione del simulatore consiste infatti in un Playseat, un autentico sedile da auto, supportato da una struttura in acciaio resistente che conferisce al simulatore di guida doti di grande stabilità e robustezza e che ospita un sistema composto da volante e pedaliera capaci di riprodurre l’interno di un abitacolo; davanti il playseat è posto lo schermo dove vengono proiettati gli scenari di guida. L’utente è chiamato a percorrere gli scenari ed il sistema è capace di immagazzinare, con estrema precisione e frequenze anche superiori ai 10Hz significativi output cinematici quali posizione del veicolo, velocità ed accelerazioni, traiettorie, mutue posizioni rispetto agli altri elementi componenti lo scenario come altri veicoli, utenti deboli, ecc. che vengono utilizzati per successive elaborazioni per la definizione di indicatori di sicurezza.

Figura 2 – Il simulatore di guida

Area Idraulica e Costruzioni Idrauliche
Il laboratorio didattico del collegio didattico di ingegneria civile comprende una canaletta idraulica di lunghezza 5 m, larghezza 20 cm e altezza 40 cm. Essa è alimentata da un sistema a ricircolo mosso da due pompe da 11 litri/s ciascuna in parallelo che pescano da una vasca di carico di 400 litri. La pendenza longitudinale può essere variata da 0 fino a 1% con passi dello 0.1%. La regolazione della portata è ottenuta attraverso un bypass sulla mandata delle pompe. Le pareti del canale sono realizzate in plexiglass per consentire la visualizzazione dei profili idrici longitudinali. La condizione di valle è costituita da una paratoia a ghigliottina inversa con controllo millimetrico della quota di sfioro. La condizione di monte è costituita dal deflusso da una vasca di calma attraverso un setto alveolare con funzione rettificatrice del deflusso.

Figura 3 – La canaletta idraulica

La portata defluente nel canale è misurata da un flussimetro a ultrasuoni installato sulla mandata delle pompe, con restituzione della misura su schermo LCD di facile lettura. Il canale verrà dotato di misuratori di velocità e livello fissabili con delle morse ai bordi delle sponde, in modo da poter effettuare la misura in varie progressive longitudinali.

Il canale è pensato per la realizzazione di profili idrici permanenti eventualmente interagenti con manufatti che modificano localmente la forma della sezione. Le contenute dimensioni della sezione trasversale fa sì che tali manufatti potranno essere realizzati direttamente dagli studenti con l’ausilio del personale tecnico della sezione, o stampati mediante stampante 3D afferente allo stesso laboratorio didattico. A seguire, il link diretto al documento in formato elettronico.

Laboratori di Ricerca
I laboratori della sezione di Ingegneria Civile sono aperti agli studenti dei corsi di laurea per lo svolgimento di esercitazioni, tirocini e tesi di laurea.