Set 242021
 

Seminario di ricerca dottorale di Matteo Lai
22 ottobre 2021
Coordina il dibattito Antonio M. Cazzani (DICAAR), con la partecipazione di Victor Eremeyev (DICAAR) e Nicola Luigi Rizzi (Università di Roma Tre).

22 ottobre 2021, ore 10:30
Aula Angelo Berio
Campus di Ingegneria
Edificio A – sez. strutture


Seminario nell’ambito della ricerca dottorale di Matteo Lai

Meccanica dei gusci corrugati al bordo

Il palazzetto Flaminio di Nervi come ispirazione

 

Presenta Matteo Lai.
Coordina il dibattito Antonio M. Cazzani (DICAAR).
Parteciperanno alla discussione Victor Eremeyev (DICAAR) e Nicola Luigi Rizzi (Università di Roma Tre).

 

 

La copertura delle grandi luci ha portato le strutture a superare i limiti classici con la proposizione di soluzioni ingegnose, ne è un caso rappresentativo l’evoluzione nella realizzazione delle cupole. È infatti noto che la realizzazione di una copertura a guscio sottile comporti stati tensionali e deformativi che il progettista deve attentamente valutare, esse infatti vanno a coprire luoghi in generale a uso pubblico e soggetti ad affollamento significativo. Generalmente queste strutture, specialmente se realizzate in sezione sottile di conglomerato cementizio armato e soggette prevalentemente a carichi verticali e generati dal vento, non hanno grandi riserve di sicurezza plastica e gli schemi statici non sono iperstatici (o lo sono poco).

L’utilizzo di membrane e gusci consente di poter controllare la forma così da ottimizzare le azioni interne, l’economia generale e non ultima l’estetica generale della costruzione. È vero, infatti, quanto asserito da Pier Luigi Nervi: una struttura è architettonicamente valida quando è corretta. Per Nervi le strutture voltate e le cupole furono il campo ottimale nel quale cimentarsi con l’utilizzo di membrane dallo spessore esiguo.

La cupola funziona prettamente in regime membranale ed è soggetta sostanzialmente ad azioni normali lungo i meridiani e i paralleli. Il problema si pone nelle zone intorno all’appoggio della struttura. Le condizioni al contorno – per non turbare il regime di membrana – devono assumere caratteristiche ben definite e materialmente mai realizzabili. Gli effetti di bordo sono predominanti a causa del prevalere del regime flessionale. Le soluzioni classiche per la tenuta in conto di questo effetto sono l’inspessimento in prossimità del bordo o la realizzazione di una trave ad anello precompressa.

Se si prede spunto dalle strutture naturali quali sono le conchiglie, si può notare che esse presentano, seppure con spessori piccolissimi, elevate proprietà meccaniche. Sfruttano infatti la resistenza per forma data dal guscio stesso e a parità di sezione un guscio con una opportuna forma ha una migliore efficienza statica. È’ intuitivo se si pensa ad un foglio di carta, se privo di “forma” si flette, invece, se gli si conferisce (a parità di sezione del materiale) una forma a fisarmonica il foglio ha una minore flessione e resiste a carichi di molto superiori al suo stesso peso proprio.

La ricerca nel campo delle strutture a guscio è molto ampia e variegata, ha avuto un forte impulso nel secondo dopoguerra per le rilevanti applicazioni in campo militare e specialmente in quello nucleare. Le ricerche fondamentali sono state svolte da Timoshenko, Vlasov, Haas, Flügge e Gioncu. La letteratura scientifica è invero carente al riguardo dello studio analitico e/o empirico delle strutture corrugate. Le stesse analisi sul calcolo del carico critico (per calotte sferiche non complete) sono basate su correlazioni ricavate da campagne di prova sperimentali e gli stessi risultati teorici in forma chiusa (sfera completa soggetta a pressione esterna) forniscono valori ben al di sopra dei reali valori di collasso (anche di un ordine di grandezza in più).

Il primo utilizzo della corrugazione si ha nell’elegante copertura del distributore di carburante a Sesto San Giovanni, su progetto e realizzazione di Aldo Favini. La copertura è costituita da una membrana in calcestruzzo armato ondulata, la quale realizza una campata in semplice appoggio e uno sbalzo. Il miglioramento del comportamento rispetto all’azione orizzontale del vento è evidente.

Un caso studio di notevole interesse sia dal punto di vista strutturale che da quello architettonico è quello del palazzetto dello sport del quartiere Flaminio a Roma progettato da Nervi in collaborazione con Vitellozzi in occasione delle Olimpiadi di Roma del 1960. La copertura del palazzetto è una cupola sferica ribassata, appoggiata su 36 cavalletti che riportano nell’anello di fondazione le fortissime spinte orizzontali create. Questo “trucco” consente di rendere la struttura leggera e come se fosse appoggiata. Al contrario di quanto in genere nelle strutture realizzate in cemento armato si percepisce.

 

Titolo ricerca dottorale: Non classical stability analysis of edge-corrugated domes.

Coordina il dibattito Antonio M. Cazzani (DICAAR).
Parteciperanno alla discussione Victor Eremeyev (DICAAR) e Nicola Luigi Rizzi (Università di Roma Tre).

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