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.

Frantumazione e comminuzione di materiali lapidei

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

Meccanica della frattura e della perforazione di rocce e calcestruzzi

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 armato

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)

Ripartizione delle azioni statiche in un edificio tipo “tube in tube”

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

Fenomeni di instabilità meccanica nelle coperture reticolari tridimensionali

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

Numero cumulato di pubblicazioni nel quinquennio 2003-2007