Analisi del comportamento dinamico degli acciai strutturali
Recenti eventi catastrofici su opere urbane, compresi gli attacchi terroristici, hanno contribuito a cambiare l'approccio progettuale, aumentando l'attenzione verso tutte le possibili azioni critiche a cui una struttura potrebbe essere soggetta durante la sua vita utile di progetto, comprese particolari condizioni di carichi dinamici, quali urti, esplosioni e azioni sismiche. Durante l’applicazione di questi carichi, le strutture sono sollecitate ad elevate velocità di deformazione.
Diventa quindi sempre più necessario che gli effetti della sensibilità alla velocità di deformazione nella risposta meccanica dei materiali siano considerati per prevedere in modo realistico la risposta strutturale.
In questo lavoro di tesi sono stati analizzati i comportamenti a trazione di quattro diversi tipi di acciai strutturali, comunemente utilizzati nelle sezioni di strutture in calcestruzzo armato ordinario e precompresso come armatura lenta e/o come armatura pretesa.
La sperimentazione è stata fatta per velocità di deformazione di 0,0001 s-1, 5 s-1, 40 s-1, 250 s-1, 500 s-1 e 1000 s-1, su barre di acciaio B500A e B450C.
ing. Nicoletta Tesio, Politecnico di Torino
Influence of the strain-rate on the mechanical tensile behaviour of bovine bones
The knowledge of the behaviour of materials in case of high strain-rate is fundamental to create structures and elements in order to resist mechanical stress. The material in question has been the cortical bovine bone. The aim of this research was to understand the dynamical behavior of the bone at high strain-rate. 15 bone samples shaped in a particular geometrical configuration have been characterized statically (with classic tensile test) and dynamically with MHB (Modified Hopkinson Bar) and HPM (Hydro-pneumatic Machine) at the SUPSI of Lugano. From the data obtained it can be deducted that the bone resistance increases with the increasing of the strain-rate as it has been supported by an increase of the Young’s modulus from 8,9 GPa to 14,9 GPa. Furthermore, at low strain-rate the time in which the sample breaks and the entity of its deformation are both greater than the same data at high strain-rate: with the increasing of the strain-rate the time fracture and the entity of the deformation decrease, tendentially passing from a viscoelastic to an elastic linear behaviour.
ing. Claudia Latella, Università di Genova
Dynamic behaviour of Ultra-High Performance Fiber Reinforced Concrete (UHPFRC) with Carbon Nanotubes at high strain rates
Modern researches aim to investigate the behaviour of concrete in severe conditions. Often, concrete structures are subjected to these severe conditions such as exceptional loads and special environments, but in particular cases, and for several types of structures, codes or specifications can be unsatisfactory or insufficient to solve important problems.
Current concrete structures point out the need for integration between structural design and design for durability. The use of high-performance concrete also leads to new design concepts, with attention focused on the maintenance of concrete structures, including repairs and retrofitting.
Impact loads are rather uncommon events but they might occur in the lifetime of the concrete structures. Aircraft crashes as well as explosions near or in the structure are examples of these rare loading cases, which in specific structures must be considered in design: defence structures, nuclear reactor, military structures, chemical or energy production plant and so on.
The behaviour of structures when loaded dynamically differs from that under static loading.
The study of the composite concrete behaviour over a large range of strain rates has been the aim of this research. In the front pages, the “state of art” of this field has been introduced.
Researchers found that the constitutive law of plain concrete at high strain rate depends on the specimen size, on humidity and on the strain-rate level.
This behaviour of concrete is not sufficiently known. In the past, only few experimental campaigns have been carried out to understand the tensile and the compressive behaviour at high strain rate. What is found in literature try to fill the gap existing in the concrete code.
The following chapters describe the kind of reinforcing cement mortar used: Carbon Nanotubes, Glass Reinforced Plastic (GRP) and Glass Fibers.
In the last chapters, experimental procedures were described: mix design, specimen preparation, curing condition and static and dynamic tests (carried out at Laboratories of Bergamo University and at the DynaMat Laboratory of University of Applied Science of Southern Switzerland).
ing. Matteo Borali, Università di Bergamo
Studio delle prestazioni di compositi a base cementizia fibrorinforzati ad elevate velocità di deformazione
In questo studio, sono stati analizzati dei materiali cementizi rinforzati mediante fibre di vetro e nanotubi in carbonio.
Le fibre di vetro nascono da processi di filatura del vetro a diametri d’ordine inferiore al decimo di millimetro e posseggono ottime proprietà meccaniche, in particolare garantiscono un’elevata resistenza meccanica e un’eccellente resilienza. Sono state impiegate per la prima volta nella realizzazione di calcestruzzi fibrorinforzati in Russia negli anni ’40 all’ interno di studi sul comportamento meccanico di materiali compositi, ovvero costituiti da una fibra e una matrice che, integrati tra loro, danno origine ad un materiale di prestazioni superiori.
I nanotubi in carbonio sono dei materiali di introduzione recenti, studiati teoricamente dagli anni ’50 ma prodotti industrialmente solo dagli anni ’90, costituiti da atomi di carbonio strutturati in forme cilindriche. Tali materiali, oltre a possedere proprietà elettriche singolari, presentano resistenze a trazione molto elevate, nell’ ordine dei GPa. Solo recentemente, grazie alle sue proprietà elettriche e meccaniche, sono stati studiati come fibre all’ interno di materiali cementizi.
ing. Denny Coffetti, Università di Bergamo
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