Ricerca | Progetti

STABILITA' FLESSO-TORSIONALE DI TRAVI PULTRUSE DI FRP: COMPORTAMENTO PRECRITICO PER EFFETTO DI IMPERFEZIONI DI TIPO GEOMETRICO

Il contesto normativo italiano in materia di analisi e progettazione strutturale mediante materiali compositi fibrorinforzati è andato progressivamente evolvendosi negli ultimi anni fino ai recenti documenti tecnici editi dal Consiglio Nazionale delle Ricerche sulle diverse possibilità di impiego strutturale di simili materiali. Basti ricordare i seguenti:1) CNR-DT 200/2004, 2) CNR-DT 201/2005, 3) CNR-DT 202/2005, 4) CNR-DT 203/2006, 5) CNR-DT 204/2006, 6) CNR-DT 205/2007.In particolare il documento CNR-DT 205/2007, relativo al progetto di strutture interamente realizzate in FRP, pur mettendo a disposizione del progettista principi generali e regole di progetto, lascia spazio a numerose riflessioni e possibilità di approfondimento su diversi aspetti legati alla progettazione. La ricerca proposta, pertanto, collocandosi nell'orbita degli approfondimenti intorno alle questioni aperte dall'emanazione del CNR-DT 205/2007, sposta l'attenzione su alcuni aspetti non tenuti in debito conto quali la stabilità flesso-torsionale di travi pultruse di FRP per effetto di imperfezioni iniziali (curvatura iniziale e/o carichi trasversali eccentrici rispetto al piano medio).Nel presente progetto di ricerca, inoltre, si tiene conto di un vincolo tra ali ed anima della sezione retta della trave (a T, a C, ad L etc.) più realistico rispetto all'ipotesi di nodo perfettamente rigido largamente diffusa. Recenti studi sperimentali, hanno infatti dimostrato che il nodo ala-anima è ben lungi dal limitare le rotazioni relative intorno all'asse della trave, tra le pareti connesse. Tale comportamento è strettamente legato alla tecnica di pultrusione, che conferisce rilevanti proprietà meccaniche esclusivamente nella direzione longitudinale degli elementi strutturali prodotti. Conseguentemente, si suppone che tra ali ed anima del profilo FRP sia possibile una rotazione relativa, cui il nodo si oppone con momenti torcenti, agenti sull'ala e sull'anima, tra loro opposti. L'intensità comune ai suddetti momenti reattivi è funzione bilineare della rotazione relativa, caratterizzata da un valore ultimo, in corrispondenza del quale si manifesta la rottura del nodo. Pertanto, l'esistenza di soluzioni del problema di equilibrio qui esaminato, con non linearità di tipo geometrico (rotazioni moderatamente grandi) e di tipo meccanico (connessione ala-anima), è subordinata alla condizione che il suddetto stato limite ultimo, di rottura del nodo, non sia attinto.Per la formulazione del problema si assume la classica ipotesi che la generica sezione retta sia costituita da n parti rettangolari, ciascuna di esse modellata come trave deformabili a taglio secondo la teoria di Timoshenko. E' invocata l'ipotesi di continuità degli spostamenti in corrispondenza del punto medio della corda lungo la quale le suddette parti rettangolari si innestano l'una nell'altra. In particolare, tale approccio ha il vantaggio di consentire una maggiore flessibilità nell'imposizione delle condizioni al contorno e di modellare situazioni altrimenti non schematizzabili. Del problema così impostato, di tipo monodimensionale, viene fornita un formulazione variazionale mediante il Principio dei Lavori Virtuali. A partire da essa viene proposta una discretizzazione agli elementi finiti che consente di conseguire una serie di risultati numerici, utili per lumeggiare alcuni aspetti meccanici di rilevante interesse tecnico per il problema esaminato.Il progetto di ricerca prevede quattro semestri di attività con i seguenti compiti.1° e 2° semestreApplicazioni del modello meccanico proposto al caso di travi con sezioni rette tipiche dell'ingegneria civile.3° e 4° semestreConfronto dei risultati numerici ottenuti, per il tramite della modellazione monodimensionale oggetto della ricerca, con quelli derivanti da analisi più sofisticate per il tramite di software commerciali.