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Argomenti di ricerca del gruppo coordinato dal Argomenti di ricerca del gruppo coordinato dal Prof.Prof. A. CarpinteriA. Carpinteri
1. Frantumazione e comminuzione di materiali lapidei.2. Modellazione dei materiali gerarchici bio-ispirati e
ottimizzazione dei materiali compositi.3. Meccanica della frattura e della perforazione di rocce e
calcestruzzi.4. Capacità di rotazione plastica in travi di calcestruzzo
armato.5. Fatica e frattura in strutture metalliche soggette a carichi
ripetuti.6. Monitoraggio strutturale e ambientale (sismico) mediante la
tecnica delle emissioni acustiche.
7. Modelli numerici per lo studio di strutture storiche e monumentali.
8. Riparazione e consolidamento strutturale con placcaggi non tradizionali a base di materiali polimerici con fibre di vetro e carbonio.
9. Fenomeni di instabilità aeroelastica in ponti snelli di grande luce.
10. Fenomeni dinamici in edifici di grande altezza a struttura complessa (controventamenti, nuclei irrigidenti interni,elementi tubolari esterni).
11. Studio del regime membranale in gusci sottili di copertura.
12. Fenomeni di instabilità meccanica nelle coperture reticolari tridimensionali.
Fundamental ingredients: (i) tough matrix, (ii) hard inclusions and (iii) hierarchy
n
1
l
h
t
Modellazione dei materiali gerarchici bio-ispirati e ottimizzazione dei materiali compositi
Optimization maps. Iso-hardness lines are drawn in blue and iso-toughness lines in red. Numbers along the curves indicate hardness and fracture toughness increments %. PCD (left) or WC-Co alloy (right). Theory fitted to experiments.
Modellazione dei materiali gerarchici bio-ispirati e ottimizzazione dei materiali compositi
Simulazione numerica della propagazione della fratturaa fatica in materiali composti da due strati
Fatigue curve of the structural component(Crack length vs. cycles number)
Deformed finite element mesh at failure
Meccanica della frattura e della perforazione di rocce e calcestruzzi
Capacità di rotazione plastica in travi di calcestruzzo armatoModello proposto
Cohesive crack model Overlapping crack model
Risultati del modello proposto Risultati sperimentali
Capacità di rotazione plastica in travi di calcestruzzo armatoConfronto numerico-sperimentale
Monitoraggio strutturale e ambientale (sismico) mediante latecnica delle emissioni acustiche
Bonino Tower
Sineo Tower
Astesiano Tower
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400
09/0
9/00
09/2
6/00
10/1
2/00
10/2
0/00
10/2
7/00
10/0
4/00
10/2
1/00
AE
coun
ting
num
ber
2500
2000
1500
1000
500
0
Ric
hter
sca
le m
agni
tude
Monitoring time in hours
AE AE sensorssensors
1918
1716
15
20
xy
z
S1
S2
S3
S4S5
S6
1918
1716
15
20
xy
z
S1
S2
S3
S4S5
S6
xy
z
S1
S2
S3
S4S5
S6
CattedraleCattedrale di di SiracusaSiracusa, , Tempio Dorico Tempio Dorico
di Atenadi Atena480 a.C.480 a.C.
Pilastri della Cattedrale di Siracusa
Monitoraggio strutturale e ambientale (sismico) mediante latecnica delle emissioni acustiche
••
Confronto tra l’attività EA rilevata in sito e quella ottenuta in laboratorio su provini in pietra di scale diverse
Monitoraggio strutturale e ambientale (sismico) mediante latecnica delle emissioni acustiche
Num
ber
of o
scill
atio
ns /d
ay
Cum
ulat
e d
num
ber
of o
scill
atio
ns
20 40 60 80 100 1200 00
1x103
2x103
3x103
4x103
5x103
100
200
300
Monitoring time [days]
a
b
σzz
Andamento delletensioni verticali
Primo modo torsionale(quarta frequenza naturale)
Modelli numerici per lo studio di strutture storiche e monumentali
εnn.crack
Condizioni di collasso indotte dal crushing
alla base della struttura
Riparazione e consolidamento strutturale con placcaggi non tradizionali a base di materiali polimerici con fibre di vetro ecarbonio
Delaminazione Rottura per taglio
Instabilità tipo “Snap-back” dovuta alla delaminazione del placcaggio
Soluzione numerica con un modello non-lineare ad elementi finiti
Riparazione e consolidamento strutturale con placcaggi non tradizionali a base di materiali polimerici con fibre di vetro ecarbonio
Fenomeni di instabilità aeroelastica in ponti snelli di grande luce
Il crollo del TacomaNarrows BridgeNovembre 1940
Fenomeni dinamici in edifici di grande altezza a struttura complessa (controventamenti, nuclei irrigidenti interni, elementi tubolari esterni)
Studio del regime membranale in gusci sottili di copertura
Heinz Isler, 1968Service StationDeitingen (Switzerland)
Felix Candela, 2002Oceanografic Restaurant
Valencia (Spain)
Studio del regime membranale in gusci sottili di copertura
Stato tensionale in una cupola emisferica; importanza del regime flessionale e membranale al variare dello spessore
0
10
20
30
40
50
60
70
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Spostamento [m]
Car
ico
[kN]
Instabilità a scatto (snap-through) concentriche e
progressive di una cupola geodetica
Curva carico-spostamento del nodo di sommità
Fenomeni di instabilità meccanica nelle coperture reticolari tridimensionali