responsabile: Francesca Sciarretta

durata: 12 mesi

termine previsto: 31 dicembre 2016

finanziamento: 2.500 euro

tipologia: call di dipartimento

fonte di finanziamento: call 2015 Dppac
call straordinaria Linea di finanziamento 1.b “Progetti di ricerca”

descrizione del progetto

Il progetto si colloca tra due ambiti di grande interesse nella tecnica delle costruzioni: lo sviluppo di nuove applicazioni di materiali innovativi e il mondo delle strutture di muratura, riferito a tecnologie tradizionali e costruzioni storiche e di pregio.

I materiali compositi polimerici hanno introdotto un’innovazione di grande portata nel campo delle strutture civili, unendo i vantaggi della leggerezza, delle alte proprietà meccaniche e della durabilità. Il tema della conservazione, soprattutto riferito al retrofit strutturale, rimane costante nella ricerca sulle strutture di muratura, specialmente in seguito ai terremoti in Umbria e Marche, Abruzzo ed Emilia; ciononostante, la muratura è ad oggi ampiamente utilizzata sia con funzione portante in edifici di tipo tradizionale, sia per tamponamenti in strutture a telaio di acciaio o calcestruzzo.

La ricerca intende esplorare le potenzialità dei compositi a vantaggio delle strutture in muratura; sono coinvolti i campi del retrofit strutturale, recupero e nuova costruzione. Saranno presi soprattutto in considerazione i profili da costruzione pultrusi (ossia prodotti tramite pultrusione) e la loro applicazione a strutture tradizionali per il recupero dell’esistente e il miglioramento del comportamento sismico. Si illustra la metodologia di ricerca attraverso fasi e obiettivi connessi.

Fase 1: Individuazione degli oggetti di studio nell’ambito dell’utilizzo di materiali compositi polimerici (FRP) per strutture di muratura esistenti.

Contenuto: Il quadro conoscitivo di partenza verrà desunto, con possibili integrazioni, da approfondimenti intrapresi in precedenti ricerche. Saranno individuati alcuni casi di interesse, che potranno includere sistemi di rinforzo sismico con compositi polimerici fibro-rinforzati, e sistemi costruttivi in composito e muratura; tali casi saranno inquadrati nell’ambito delle prescrizioni normative e delle conoscenze sul loro comportamento statico e sismico, reale o ipotizzabile.

Obiettivi: si definiranno oggetti di studio rilevanti secondo la prospettiva del possibile vantaggio apportato dall’innovazione - grazie all’uso dei compositi - di sistemi strutturali, tecniche e soluzioni esistenti, soprattutto riguardo al miglioramento delle prestazione sismica. Particolare attenzione verrà posta al confronto fra le prestazioni del composito e dei materiali tradizionalmente impiegati per la stessa funzione.

Fase 2: Studi numerici sui casi selezionati di sistemi strutturali muratura-composito.

Contenuto: Grazie a strumenti di calcolo agli elementi finiti, gli oggetti di studio saranno analizzati con modelli numerici in campo lineare e non lineare, statico e ciclico. Le simulazioni numeriche saranno sia indipendenti, sia connesse alla sperimentazione in laboratorio (Fase 3). Particolare rilievo sarà dato al problema dell’ottimizzazione del rinforzo in relazione al miglioramento del comportamento a collasso del sistema rinforzato (cambio di modalità di rottura della muratura, ritardo nell’apertura delle fessure).

Obiettivi: Tramite l’esame delle analisi strutturali a collasso, si otterranno indicazioni sulle potenzialità e i limiti dei sistemi indagati, e le condizioni per un migliore sfruttamento delle proprietà di entrambi i materiali (rigidezza della muratura, resistenza del composito) in sede di progetto del sistema rinforzato.

Fase 3: Validazioni sperimentali in laboratorio (prove meccaniche su campioni).

Contenuto: i campioni di prova rifletteranno la scelta degli oggetti di studio compiuta nella Fase 1, e potranno comprendere sia modelli fisici in scala naturale sia dettagli dei sistemi strutturali quali le connessioni muratura-rinforzo. Verrà indagato il comportamento statico e dinamico specialmente rispetto alle forze orizzontali, sino allo sviluppo della fase post picco, particolarmente importante per la comprensione dei benefici apportati dal rinforzo.

Obiettivi: la sperimentazione permetterà di chiarire il comportamento e il rapporto fra il livello locale e globale dei sistemi analizzati. I modelli numerici saranno calibrati e validati sulla base dei risultati sperimentali, e potranno definire approcci utili allo studio delle strutture di riferimento.

Originalità e rilevanza scientifica: L’originalità del progetto consiste soprattutto nell’indagine su applicazioni dei compositi sulle quali non sono ancora disponibili esempi o studi specifici. Questo è soprattutto il caso del retrofit delle strutture murarie attraverso telai di rinforzo; per questo tipo di interventi, molto frequenti nella pratica, l’introduzione dei compositi pultrusi al posto di acciaio, alluminio o calcestruzzo armato è un’idea del tutto nuova. La rilevanza del progetto è connessa alla possibilità di individuare applicazioni vantaggiose e di successo per materiali innovativi caratterizzati da un grande potenziale di sostenibilità, intesa come riduzione dei costi di costruzione e manutenzione, e aumento della durabilità rispetto alle consuete tecnologie di rinforzo.