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STUDIO DEL COMPORTAMENTO PRE-CRITICO DI TRAVI PULTRUSE DI FRP: DALLA CARATTERIZZAZIONE MECCANICA DELLA RIGIDEZZA DEI NODI ALA-ANIMA ALLA REALIZZAZIONE DI UN MODELLO MECCANICO INNOVATIVO

Il presente progetto di ricerca intende, pertanto, affrontare le due problematiche prima esposte con l’obiettivo di analizzare elementi soggetti a compressione e flesso-torsione. In particolare, verranno fornite delle curve di interazione tra modi locali e modi globali di instabilità per compressione e flesso-torsione portando in conto l’influenza di una connessione ala-anima deformabile. Il progetto di ricerca sarà costituito da due fasi sviluppate in parallelo. La prima di esse sarà dedicata alla implementazione di un modello meccanico che consenta di portare in conto la deformabilità dei nodi ala-anima, mentre la seconda, a carattere sperimentale, sarà dedicata alla caratterizzazione meccanica della rigidezza delle suddette connessioni. Quest’ultima sarà sviluppata in collaborazione con un’altra Unità di Ricerca del dipartimento di Ingegneria Civile. In dettaglio, relativamente alla prima fase verrà formulato un modello meccanico innovativo nel quale si modella la generica sezione retta in “n” rettangoli, ciascuno come una trave deformabile a taglio in grado di esibire ingobbamento. Il modello presenta ben sette incognite cinematiche per ciascun rettangolo costituente la sezione retta. Le prime tre di esse, saranno relative all’ingobbamento che sarà simulato per il tramite dell’introduzione di tre opportune incognite cinematiche (rappresentative dello spostamento assiale associato ad altrettanti nodi presenti sulla linea media del i-esimo rettangolo). Funzioni interpolanti di tipo quadratico restituiranno il campo di spostamento assiale lungo tutta la linea media del generico componente (rettangolo). Una quarta incognita cinematica sarà introdotta per rappresentare la rotazione flessionale del generico rettangolo intorno al versore tangente alla sua linea media, mentre una quinta incognita cinematica sarà introdotta per rappresentarne la rotazione torsionale rigida. Le ulteriori due incognite cinematiche saranno introdotte per rappresentare la traslazione del baricentro del generico componente secondo i versori degli assi giacenti nel piano della sezione retta.Il collegamento tra i singoli rettangoli avverrà per il tramite di molle con comportamento non lineare, atte a simulare la rigidezza dell’interfaccia ala-anima.L’ambito monodimensionale del modello, consente una maggiore flessibilità nell'imposizione delle condizioni al contorno e di modellare situazioni altrimenti non schematizzabili.Il modello permetterà di stabilire confronti con i risultati della parallela attività sperimentale, in termini di rigidezza del profilo, di valutare il limite prestazionale relativo alla deformabilità dei profili pultrusi ed il limite di collasso.Per quanto concerne la seconda fase, si intende mettere a punto un sistema di prova atto a valutare la rigidezza e la resistenza dei nodi “ala-anima” dei profili pultrusi al variare delle loro caratteristiche geometriche, dei materiali costituenti e delle modalità di applicazione dei carichi. I risultati sperimentali consentiranno di ottenere utili indicazioni sulla distribuzione delle tensioni nei suddetti giunti “ala-anima”, suggerendo le soluzioni tecniche ed i particolari costruttivi da adottare al fine di evitare la rottura prematura dei nodi per delaminazione ala-anima. Inoltre, i risultati sperimentali saranno di ausilio per tarare i valori di rigidezza delle molle utilizzate nella modellazione numerica al fine di portare in conto il loro carattere deformabile.