Call XXXVII Doctoral Programme

CALL for APPLICATIONS XXXVII CYCLE OF DOCTORAL PROGRAMME - JULY 2021

Applications for enrolling in the PhD programme Evaluation and Mitigation of Urban and Territorial Risks are open. You can find the link for the application here.

Six positions with scholarships financed by the University of Catania are offered, plus one position without scholarship. More scholarships can be added on external funds.

The Doctoral Programme includes 3 curricula:

Water, Environmental and Transport Engineering .
Structural and Geotechnical Engineering
Plan and Design for the Territory and the Environment.

Some of the research topics developed in the PhD course are described in the Department web site. They pertain to the safety assessment of urban and territorial infrastructures subjected to various hazards, to the development of new strategies, materials and processes aimed to improve the performances and the efficiency of buildings and infrastructures, with respect to safety, energy saving, environmental protection etc.

The selection of the candidates consists in the evaluation of the applicant's titles and in an oral interview, that will take place in videoconference, according to the procedures indicated in the call. The candidate has to submit a research project, that, in case of admission of the applicant to the PhD course, may be partly modified by the supervision board.

According to research strategies of the Department, research projects are specifically requested on the following topics:

Hydrogen production with renewable energy sources for residential application.

The increase in the use of renewable energy sources (RES) in the energy mix has become a challenge for power engineers and scientists all over the world in reducing climate change. Even when hybrid power systems based on RES have attracted the attention of the sustainable energy market, the optimal use of most of them (i.e. solar photovoltaic or wind power ) is difficult, specifically in local power grids. This is because of their fluctuating and intermittent nature, due to the dependence on meteorological conditions. However, this challenge can win with the production of green hydrogen through the RES.
The aim of the Ph.D. research proposed is to develop a novel hydrogen production system incorporated with a Power Hybrid System (Solar Photovoltaic Thermal Electrolyze System) for residential applications. The influence of different parameters like solar collector tilt angle, thermal collector design, and type of heat transfer fluid on the performance of the PVT system, the production of hydrogen and economic effectiveness and so on, will be investigated with the use of models (i.e. trsnsys, Simulink). In addition, the Ph.D. research would be carried out the research in collaboration with international companies with the final goal of the development of a scale prototype.

La gestione del post sisma

Come chiarisce la corrente teoria del “Disaster management cycle” (Alexander, 2000; Carter, 1991; Quarantelli, 1998), la risposta successiva ad un evento sismico di media e ampia portata implica diverse fasi: una breve azione di primo soccorso (scavi, prima assistenza medica, operazioni volte ad evitare successivi crolli, etc.), una fase di emergenza (evacuazione, ricovero, assistenza medica, sussistenza), una fase, relativamente più lunga, di recupero e ricostruzione dell’abitato e, per finire, una fase di ricostruzione economica, di sviluppo e di mitigazione del rischio per successivi eventi.
Le esperienze dei disastri occorsi negli ultimi anni e delle successive fasi di ricostruzione offrono un repertorio utile per indagare gli errori commessi in passato così da superarli con strategie, azioni e strumenti più efficaci e aggiornati. Le conoscenze maturate negli ultimi 50 anni in Italia (a partire dal “caso Belice” che rappresentò un esempio negativo ma anche un’occasione di primo riordino del settore della Protezione Civile e poi il “caso Friuli”, l’esperienza in Irpinia, Umbria e Marche, a L’Aquila, quella in Abruzzo, e quella nel centro Italia), hanno consentito al nostro paese di dotarsi di uno dei migliori sistemi di protezione civile in Europa. E tuttavia ampi margini di sviluppo possono essere vagliati.
La ricerca proposta mira appunto a ottimizzare i protocolli di gestione dell’emergenza post catastrofe relativamente a una realtà ad alto rischio sismico (che potrebbe essere anche individuata all’interno della Sicilia orientale).
Lo studio potrà essere sviluppato attraverso le seguenti fasi:

conoscenza delle modalità di intervento post emergenza fino ad oggi adottate in Italia e nei paesi esteri ad alto rischio sismico;
analisi dei piani di protezione civile relativi alla realtà indagata e ad aree/città affini al caso di studio;
interlocuzione e coordinamento con gli enti locali preposti all’organizzazione delle attività relative al servizio della protezione civile e con gli altri enti preposti all’attuazione delle emergenze;
verifica dell’applicazione del Metodo Augustus (strumento di riferimento per la pianificazione nel campo delle emergenze utilizzato dal Dipartimento della Protezione Civile della Repubblica Italiana);
proposta di implementazione delle procedure da adottare a seguito di evento sismico.

Al fine di sviluppare una conoscenza approfondita dei criteri e dei procedimenti utilizzati in realtà virtuose potrebbe essere previsto, durante il corso del dottorato, un periodo di studi all’estero. La ricerca sarà sviluppata anche all’interno del progetto interdipartimentale “ReVersE – The Antropocene Upside Down: REsponsible research, VERSatile knowledge, Environmental futures in action” del Dipartimento di Scienze politiche e sociali, Dipartimento di Ingegneria Civile e Architettura, Dipartimento di Scienze Umanistiche di UNICT, Piano di incentivi per la ricerca di Ateneo 2020/2022 (Pia.ce.ri.), linea 2.

SAFE -Sandwich Adaptive Foldable Envelope

One of the main characteristics of contemporary society is that of adapting easily to environmental conditions that change ever faster. This translates into the need for architectural components that can be easily assembled and disassembled when no longer needed. A possible response to these needs is represented by the use of foldable prefabricated components that facilitate the transport and installation of building units. From these considerations comes the idea of a foldable insulated load-bearing panel, easily transportable and with reconfigurable geometry.
MAIN GOALS - The project involves the definition and construction of a sandwich panel for foldable architectural envelopes. It is usable for foldable architectural envelopes, able to guarantee adequate performance in terms of thermo-acoustic comfort. The external layers of the panel will be made of plywood while the internal core with flexible insulating materials. To give flexibility to the wooden panels, the Kerf Bending Technique will be applied, which is a cutting technique that allows you to bend slabs of rigid material by creating a hinge inside them, reducing their resistant section. This is achieved by applying repetitive cutting or engraving patterns that are made with numerically controlled machines.
METHODOLOGY - After studying the state of the art of Kerf Bending Technology and flexible insulating materials, an investigation campaign will be carried out on the possible cutting patterns to be used and the related properties to then proceed with the design of the panel. Small-scale prototypes and full-scale maquettes will be created using the ETALAB equipment. A bending test campaign will allow to optimize the defining parameters of the panel to obtain a 180 ° bend.
CURRENT PROJECTS WHICH THE PROJECT IS THE REFERENCE eWAS-An Early Warning System for Cultural Heritage

Architectured Meta-Material (AM-M)

The design of new materials targeted on specific mechanical properties is critical for many advanced engineering applications. In general meta-materials are composed by repetitive meso-structures designed with the aim to obtain at the macro-scale the desired properties.
An attractive powerful strategy for metamaterial design is to employ multiple materials in the meso-structure, some of which may experience active response to particular stimuli. This approach has only recently become possible, owing to advances in multi-material additive manufacturing, and has enabled the design of mechanical metamaterials and composites with exotic deformation modes and tunable Poisson’s ratios.
The aim of the research consists in developing a parametric numerical strategy to design biphasic architectures that employ strut-, beam-, membrane- and shell-lattices in order to optimize energy absorption and stiffness of the resulting material. Applications range from impact-resisting envelopes for sensitive mechanical components, to morphing elements employed in aero-spatial structures.
The research is developed in cooperation with Coss&Vita, INTERNATIONAL ASSOCIATED LABORATORY sponsored by CNRS and M&MOCS.

Shape Optimization for 3D-printing in Civil Engineering (SO3D)

The use of additive manufacturing in Civil Engineering is becoming popular, either for the production of special architectural elements (usually presenting free-form), and for development of components employed in the prefabrication industry. Many technological and scientific problems remain to be solved, from the design of a material suitable for being printed (concrete, clay, …), to the additive process employed, to the design of the element.
The research focuses on the study of optimal shapes for simple architectural elements, suitable to be produced with 3D-printing. Topics like optimal stress distribution, free-standing forms, use and design of light formworks – composed of membranes and struts – are the main object of the research.

Trasporti marittimi e porti del futuro: sostenibilità, innovazione e integrazione trasporti-territorio

I trasporti sono da sempre indispensabili per garantire lo sviluppo economico dei territori, ma spesso sono fonte di numerose esternalità negative, tra cui inquinamento atmosferico e cambiamento climatico. In questo contesto, il trasporto marittimo assume un ruolo fondamentale per il trasporto a lungo raggio di merci e persone e i porti rappresentano importanti nodi di accesso verso i territori limitrofi. Tuttavia, il trasporto marittimo, soprattutto nell’ultimo miglio marino-terrestre, e le operazioni portuali spesso causano ripercussioni negative sull’attrattività e la vivibilità dei contesti urbani di riferimento.
Da qui la necessità di ripensare allo sviluppo del trasporto marittimo e dei porti in una prospettiva di sostenibilità, nell’ottica di ridurre le esternalità, senza ostacolare il contributo economico dei porti ai territori urbanizzati.
A tal proposito, l’obiettivo della ricerca è quello di definire strumenti utili e innovativi per pianificare lo sviluppo sostenibile del trasporto marittimo e dei porti. Si adotterà un approccio di sistema, a partire da un approfondimento delle dinamiche che riguardano il trasporto marittimo, dalla navigazione fino all’approdo in porto e al trasferimento verso altre destinazioni nell’ottica della logistica integrata. La ricerca sarà fondata su tre concetti chiave, ovvero: (1) i “Sistemi Portuali” (come da D.L. 169/2016), quali strumento per migliorare la sinergia tra porti e il rapporto porto-città; (2) i porti del futuro basati sull’innovazione tecnologica (e.g. “Port Community Systems” e “Physical Internet”) per migliorare l’efficienza delle operazioni portuali e la logistica integrata; (3) i “green port”, ovvero porti (e trasporto marittimo) sostenibili ambientalmente.
Il gruppo di trasporti del DICAr (resp. Prof. Ignaccolo) si occupa di questi temi nell’ambito dei progetti PON THALASSA e TETI e ha a disposizione know-how e strumenti utili (e.g. software di modellazione) per favorire lo sviluppo della ricerca.