RICERCA ITALIANA     

Modelli ed algoritmi numerici per l'analisi del degrado e della vulnerabilità di elementi strutturali di infrastrutture civili e industriali soggette ad azioni meccaniche e termochimiche.

Università degli Studi di Padova

Abstract

La presente proposta di ricerca ha come obiettivo lo studio del degrado di strutture per l’edilizia civile e industriale, nonché di strutture speciali quali ponti, strutture per il contenimento di rifiuti speciali, serbatoi per fluidi corrosivi e, più in generale, di strutture soggette ad aggressione da agenti chimici, all’azione delle alte temperature e dell’incendio. I materiali e le strutture considerati sono trattati sotto il profilo teorico e sperimentale, onde ottenere piena integrazione fra tali aspetti complementari. Da questo punto di vista si propongono formulazioni in piccole e in grandi deformazioni (spostamenti e rotazioni), concentrando l’attenzione sulle leggi di comportamento non lineare a trazione e a compressione, facenti riferimento a teorie di danno, di plasticità, di viscosità e frattura. A conclusione della ricerca si formuleranno raccomandazioni sui metodi di protezione di tali strutture nei confronti della azioni sopra delineate. A ciò concorrono materiali innovativi, quali ad es.: fibre di rinforzo in carbonio o vetro, fibre polimeriche anti-spalling (fibre di polipropilene), barre di acciaio inossidabile, miscele di calcestruzzo ad alta o altissima resistenza/prestazione. L’analisi della risposta strutturale a seguito dell’adeguamento e l'impiego di metodi di indagine non distruttivi, basati sulle guide d'onda, permetterà di effettuare tali valutazioni. Adeguati programmi di calcolo permetteranno di eseguire analisi di previsione del >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Carmelo Maiorana Università degli Studi di PADOVA

Obiettivo del Programma di Ricerca

La presente proposta di ricerca ha come obiettivo primario lo studio del degrado di di strutture per l’edilizia civile e industriale, nonché di strutture speciali quali ponti, strutture per il contenimento di rifiuti speciali, serbatoi per fluidi corrosivi, e più in generale di strutture soggette ad aggressione da agenti chimici, alte temperature e incendio. Per conseguire le suddette finalità, si studiano dapprima le azioni applicate alle strutture, cioè i carichi meccanici, nonché le azioni termiche e chimiche imposte. Sono quindi considerati i materiali e le strutture da analizzare dai punti di vista complementari matematico-numerico e sperimentale, in ipotesi di piccole e di grandi deformazioni (spostamenti e rotazioni). In ogni caso, si considerano leggi di comportamento di tipo non lineare, all’interno delle teorie accreditate del danno, della plasticità, della viscosità e della frattura. Ciò permette di produrre programmi di calcolo in grado di eseguire analisi di previsione del comportamento dei materiali e delle strutture, in modo da controllare quali siano gli interventi di protezione più adeguati e di formulare raccomandazioni sugli interventi proposti secondo criteri misurabili. Il metodo di indagine non distruttiva impiegato in questo progetto è basato su un orginale sviluppo del metodo delle guide d'onda. Fra le finalità di questa ricerca è ricompresa l’analisi critica dei metodi più adatti per la protezione delle strutture sopraelencate nei confronti >>>

Risultati parziali attesi

I risultati attesi della ricerca sono legati alle singole WPs e si espliciteranno in Reports (Deliverables) prodotti alla fine di ciascuno dei quattro periodi in cui la ricerca è stata suddivisa. A tali reports contribuiranno i singoli partners coinvolti in ciascuno dei temi affrontati. Alla fine del primo e alla fine del secondo anno della ricerca i partners produrranno pubblicazioni scientifiche su riviste internazionali, come meglio esplicitato nel paragrafo successivo.

Risultati attesi dall'Università di Padova (U.R. I)
I risultati attesi dalla ricerca, da parte dell'U.R. I presentano interesse per l'avanzamento della conoscenza e forti potenzialità applicative. I principali risultati attesi sono i seguenti: 1) messa a punto di un nuovo codice di calcolo nonlineare per l'analisi del trasferimento di calore e massa in calcestruzzi ad alte prestazioni e alta resistenza, nonchè per il trasporto di specie chimiche legate agli aspetti di durabilità descritti nel programma di ricerca; 2) il codice sarà in grado di controllare il comportamento meccanico e la durabilità sotto attacco di agenti esterni, quali solfati, cloruri e anidride carbonica; 3) il codice permetterà di eseguire analisi di diffusione di sostanze radioattive caratterizzate da medio/bassa attività; 4)sarà possibile studiare l’aggressione di sali allo stato liquido, impiegati come vettori in impianti solari termodinamici; 5) dal punto di vista delle leggi costitutive, in >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Lo studio del comportamento di strutture normali e speciali soggette ad azioni estreme (eccezionali), quali l’alta temperatura e l’incendio, nonché alle aggressioni chimiche da solfati, cloruri, oltre agli usuali carichi meccanici, costituisce una tematica di grande interesse ed attualità in ingegneria strutturale. Infatti un’ampia classe di costruzioni realizzate sia in acciaio, sia in conglomerato cementizio ordinario armato ha manifestato negli ultimi anni evidenti processi di degrado e non è stata in grado di fornire una risposta sufficiente rispetto agli eventi eccezionali sopra citati. Per le nuove costruzioni si pensa in modo crescente all’adozione di materiali innovativi quali i calcestruzzi ad alte prestazioni [1-3], anche fibrorinforzati [4,5]. L’interesse dell’industria delle costruzioni non è confinata alle sole strutture ordinarie, quali edifici, o ponti, ma anche a edifici alti, o a strutture destinate al contenimento di fluidi o allo stoccaggio di scorie nucleari a medio/bassa intensità quali quelle prodotte da ospedali o impianti tecnologici. In particolare, l’adozione di calcestruzzi ad alte prestazioni e/o ad alta resistenza costituisce una scelta tecnologica adeguata per conseguire una riduzione significativa dei fenomeni di degrado e per far fronte alle esigenze connesse con la riduzione dei carichi gravitazionali. Numerose sono le applicazioni di calcestruzzi speciali in campo internazionale ed in molti paesi esistono anche linee normative per la >>>